近日,1支研究團隊將他們的專業知識編碼成了1款名為「Foldit」的電腦遊戲,使每個普通人都可能成為成功設計全新人造蛋白質的「科學家」。這項合作的初步成果發表在近日的Nature雜誌上。華盛頓大學醫學院蛋白質設計研究所領導了這項多機構合作的研究。華盛頓大學醫學院生物化學教授、蛋白質設計研究所所長David Baker是本文的共同通訊作者,他表示,有可能存在的蛋白質比宇宙中的原子還多,現在任何人都可以來幫助一起探索這個具有廣闊可能的「宇宙」,十分令人興奮。「遊戲玩家們想出的分子所呈現的多樣性非常驚人」本文第一作者、蛋白質設計研究所博士後研究員Brian Koepnick說。「這些新的蛋白質絕不比博士水準的科學家製造的東西差。」Foldit創建於2008年,其目的是將蛋白質研究「遊戲化」。蛋白質是存在於生物體每個細胞內的基本生物分子,其複雜的三維結構令它們具有多種多樣的功能,包括消化、傷口癒合、自身免疫等等。通過玩遊戲,Foldit玩家已經幫助確定了HIV相關蛋白的結構,以及提高了一些酶的活性。然而在此之前,Foldit玩家只能「玩」自然中存在的蛋白質,沒有辦法設計新的蛋白質。本研究共同通訊作者,美國東北大學電腦科學學院助理教授 Seth Cooper 表示,長期以來,設計自然界中不存在的全新蛋白質一直是設計 Foldit 的目標,現在這一系列新的結果表明這並非不可能。那麼,遊戲玩家能創造出下一個重磅藥嗎?研究人員將生化知識編碼到遊戲中,設計出了Foldit蛋白質設計平台。在現實中按照預期折疊起來的蛋白質分子會在Foldit裡得分越高。研究人員表示,他們並沒有給Foldit玩家上過任何課,也沒讓他們讀任何材料,只是調整了多年以來使遊戲運行的代碼。科學家們在實驗室中測試了由Foldit玩家設計的146種蛋白質,其中56種可以穩定存在。這一發現表明,遊戲玩家設計出了逼真的蛋白質。研究人員收集了其中4種新蛋白分子的大量資料,用來證明這些分子與他們所設想的結構一致。創造新的蛋白質,有點像試圖用比人類頭髮細100萬倍的繩子打一個從未見過的結。到目前為止,只有一小部分專家對生物分子的扭曲和旋轉方式有深入的瞭解。他們大多數使用自動化的分子設計演算法,但其中大多數設計演算法失敗的次數遠比成功的次數多得多。本研究共同通訊作者、麻省大學達特茅斯分校電腦科學助理教授Firas Khatib說,「我們一直在嘗試優化演算法,但其實有人的參與才是關鍵,實際上,使用Foldit設計的過程中,玩家甚至發現了我們最先進的蛋白質設計方法。」蛋白質設計是一門新興學科。在過去的5年裡,蛋白質設計研究所的專家和他們的同事已經創造出了能夠刺激免疫系統對抗癌症的全新蛋白質,以及其它可以作為疫苗的候選蛋白質。今年4月,蛋白質設計研究所通過TED組織的慈善合作專案Audacious Project獲得了4,500萬美元的資金承諾,用於設計基於蛋白質的疫苗、藥物和材料。本文係由DeepTech深科技授權刊登。原文連結:通过游戏搞科研,让玩家参与设计全新蛋白质更多鏡週刊報導NASA宣佈太空站明年起開放商業服務 一天收費3.5萬美元基因測序揭「開膛手傑克」真面目?好萊塢正在用AI揣摩人心 幫助預測電影票房


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