在過(guò)去四年里，世界衛(wèi)生組織兩次將猴痘病毒列為全球最高級(jí)別的公共衛(wèi)生緊急事件,。然而,，目前針對(duì)猴痘的治療方法仍然非常有限。近日,，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院鄭鵬教授課題組在猴痘病毒研究領(lǐng)域取得了一項(xiàng)新突破,。團(tuán)隊(duì)利用人工智能、分子動(dòng)力學(xué)和單分子力譜等先進(jìn)技術(shù),，解析了猴痘病毒如何感染和結(jié)合人體細(xì)胞的機(jī)制,，并成功設(shè)計(jì)了可用于治療猴痘的新型蛋白候選藥物。研究成果已在國(guó)際著名生物期刊《elife》上發(fā)表,。

猴痘病毒是一種人畜共患病毒,，與天花病毒有密切關(guān)系。雖然它不像天花那么致命,，但仍然會(huì)導(dǎo)致皮膚潰爛,，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)肺炎或腦炎。目前已在100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)現(xiàn)了猴痘確診病例,，找到猴痘的“弱點(diǎn)”并開(kāi)發(fā)新藥和疫苗變得至關(guān)重要,。

課題組突破了傳統(tǒng)研究手段的限制，結(jié)合人工智能與分子動(dòng)力學(xué)模擬,，首次解析了猴痘病毒感染宿主細(xì)胞的關(guān)鍵分子機(jī)制,。研究人員通過(guò)AI技術(shù)分析大量病毒蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬,，精確預(yù)測(cè)了猴痘病毒表面蛋白與宿主受體的結(jié)合模式,。隨后，通過(guò)單分子力譜技術(shù),，直接測(cè)量了病毒蛋白與宿主細(xì)胞受體的相互作用力,，最終揭示了病毒的黏附機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),，猴痘病毒利用特定蛋白與宿主細(xì)胞膜上的受體結(jié)合,，形成強(qiáng)大的分子相互作用，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的感染,。這一發(fā)現(xiàn)為阻斷病毒侵染提供了全新策略,。

過(guò)去，科學(xué)家發(fā)明一種新藥通常需要10到15年時(shí)間,，需要大量的實(shí)驗(yàn),，測(cè)試成千上萬(wàn)種分子,，看看哪種可以對(duì)抗病毒或細(xì)菌。這個(gè)過(guò)程既費(fèi)時(shí)間又很難成功,。而AI技術(shù)可以讓這一過(guò)程變得更快,、更精準(zhǔn)。一方面,，AI可以幫助找到病毒的“弱點(diǎn)”,，即病毒進(jìn)入人體細(xì)胞所需的特殊蛋白質(zhì)，科學(xué)家可以用AI分析病毒的結(jié)構(gòu),，找到最關(guān)鍵的部分作為藥物攻擊的目標(biāo),。另一方面，AI可以在電腦里模擬成千上萬(wàn)種可能的藥物分子,，快速找到最有可能有效的候選藥物,，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而節(jié)省幾年的時(shí)間,。

團(tuán)隊(duì)不僅在AI建模,、分子動(dòng)力學(xué)模擬、單分子力譜測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究,，還整合了生物化學(xué),、計(jì)算生物學(xué)和生物物理學(xué)等跨學(xué)科技術(shù)，推動(dòng)了蛋白藥物研發(fā)的新方向,。鄭鵬表示,，未來(lái)隨著AI技術(shù)的發(fā)展，AI設(shè)計(jì)蛋白藥物有望成為抗病毒治療的新范式,，徹底改變現(xiàn)有的藥物研發(fā)模式,。希望通過(guò)AI技術(shù)，讓蛋白設(shè)計(jì)進(jìn)入智能化時(shí)代,，開(kāi)發(fā)更多基于AI的新型藥物和疫苗,，加速人類(lèi)對(duì)抗疾病的步伐。