抗體不僅是由我們的免疫細(xì)胞產(chǎn)生的，可以抵抗體內(nèi)的病毒和其他病原體。幾十年來(lái)，醫(yī)學(xué)還一直在使用生物技術(shù)生產(chǎn)的抗體作為藥物。這是因?yàn)楦鶕?jù)鎖鑰原理，抗體非常擅長(zhǎng)特異性結(jié)合分子結(jié)構(gòu)。它們的使用范圍從腫瘤學(xué)到自身免疫性疾病和神經(jīng)退行性疾病的治療。
但是，開發(fā)此類抗體藥物絕非易事?；疽笫强贵w以最佳方式結(jié)合其靶分子。同時(shí)，抗體藥物必須滿足許多其他標(biāo)準(zhǔn)。例如，它不應(yīng)該在人體內(nèi)引發(fā)免疫反應(yīng)，應(yīng)該使用生物技術(shù)生產(chǎn)出有效的蛋白質(zhì)，并且應(yīng)該在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。
一旦科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種與所需分子靶結(jié)構(gòu)結(jié)合的抗體，開發(fā)過(guò)程就遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束。相反，這標(biāo)志著研究人員使用生物工程來(lái)嘗試改善抗體特性的階段的開始。巴塞爾ETH蘇黎世生物系統(tǒng)科學(xué)與工程系教授Sai Reddy領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們現(xiàn)已開發(fā)出一種支持這種優(yōu)化階段的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，有助于開發(fā)更有效的抗體藥物。
機(jī)器人最多只能管理數(shù)千個(gè)
當(dāng)研究人員優(yōu)化治療形式的整個(gè)抗體分子(即不僅是抗體的片段)時(shí)，它通常以與目標(biāo)靶結(jié)構(gòu)合理結(jié)合的抗體先導(dǎo)候選物開始。然后研究人員隨機(jī)變異攜帶抗體藍(lán)圖的基因，以便在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生數(shù)千個(gè)相關(guān)的候選抗體。下一步是在它們之間進(jìn)行搜索，以找到與目標(biāo)結(jié)構(gòu)最緊密結(jié)合的結(jié)構(gòu)。
Reddy說(shuō)：“通過(guò)自動(dòng)化流程，您可以在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試數(shù)千個(gè)候選治療藥物。但是，僅進(jìn)行篩查實(shí)際上是不可行的。”通常，此篩選中最好的十幾種抗體會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下一步，并測(cè)試它們滿足其他標(biāo)準(zhǔn)的程度。他說(shuō)：“最終，這種方法可以讓您從數(shù)千個(gè)抗體中鑒定出最好的抗體。”
機(jī)器學(xué)習(xí)極大地增加了候選人池
Reddy和他的同事現(xiàn)在正在使用機(jī)器學(xué)習(xí)將要測(cè)試的初始抗體集增加到幾百萬(wàn)。雷迪說(shuō)：“可供選擇的候選人越多，找到真正符合藥物開發(fā)所需所有標(biāo)準(zhǔn)的候選人的機(jī)會(huì)就越大。”
ETH研究人員使用羅氏公司的抗癌藥物赫賽汀(Herceptin)為他們的新方法提供了概念驗(yàn)證，該藥物已經(jīng)上市了20年。
標(biāo)簽： 抗體藥物
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