新發現，利用人工智能創造新一代胃酸治療方法

胃酸是食物消化的重要組成部分。然而，當胃粘膜分泌平衡被擾亂時，胃酸會引起不適，嚴重時還會引起胃潰瘍和反流性食管炎等疾病。因此，許多人轉向胃酸抑制劑，這些藥物大多針對負責胃酸分泌的胃質子泵。這些藥物有助于中和胃酸，為患有胃灼熱和相關疾病的人提供緩解。

由名古屋大學制藥科學研究生院的副教授Kazuhiro Abe和Satoshi Yokoshima教授領導的一個合作研究小組，與Intage醫療保健公司和SPring-8輻射設施合作，采用了一種新的藥物開發方法。他們把重點放在胃質子泵的立體結構上，胃質子泵是胃內壁的一種復雜的蛋白質結構，它運輸構成鹽酸的氫離子，鹽酸是構成胃酸的酸。他們使用人工智能驅動的藥物發現平臺“Deep Quartet”對其進行了分析。

利用人工智能，研究人員設計了具有獨特化學結構的新候選化合物，以有效地靶向胃質子泵。研究小組的目標是確定能夠同時結合質子泵上多個位點的化合物，從而提高藥物的整體有效性。他們用化學方法合成了這些候選化合物，并用冷凍電子顯微鏡分析了它們與蛋白質的結合結構。然后，進一步修飾化合物以提高其結合能力。

研究人員利用人工智能生成了100多種具有獨特化學結構的候選化合物。專家化學家和結構生物學家隨后選擇了最有希望的候選化合物進行合成，并測試了它們結合和抑制胃質子泵的強度，最終揭示了合成的第六個化合物(DQ-06)比現有的參比化合物具有更強的結合。

盡管最初有所保留，但這項技術還是贏得了安倍的信任。他說:“當我看到一些奇怪的化學結構，包括DQ-02(他們測試的第二個化學結構)和相關的化學結構時，我持懷疑態度。”“但我們懷疑人工智能提出這種奇怪的化學物質一定是有原因的。我們注意到，與第二種相比，**種具有狹窄的結合位點，因此我們意識到人工智能在其方法上相當‘誠實’，針對給定的結合位點進行設計，這是靈活的。”

此外，為了深入了解結合機制，研究小組使用低溫電子顯微鏡觀察分子與胃質子泵的相互作用。他們發現結合強度還有進一步提高的空間。在此基礎上，通過在DQ-06中引入一個氯原子，合成了一個新的化合物DQ-18，從而產生了更強的結合。

安倍說:“雖然結果證實了該化合物如預期的那樣結合，但我們發現該化合物的結合袋和蛋白質之間仍有一些空間。”“如果我們填滿這些空隙，這種化合物就會更‘緊密’地融入口袋，從而產生更強的結合。”

這種創新的方法導致了一種結合親和力比胃酸抑制劑原型化合物SCH28080高近10倍的化合物的產生。Abe認為，這顯示了人類和人工智能在藥物發現中的協同作用的重要性。“我們可以看到人工智能在創造治療方法方面很有用，但不是完全或自動的，”他說。“我們將人工智能用于基于結構的藥物設計，這是我們人類不太擅長的。但我們選擇了真正的候選物來合成，我們確實用自己的雙手改進了它。我們有效地將人工智能用于我們不擅長的領域。但我相信，至少就目前而言，做出最終決定最終需要人類的知識。”

他們的研究代表了藥物開發的重要一步，為胃酸相關疾病提供了更有效和可靠的治療方法，并激發了藥物發現的新方法。研究人員和人工智能之間的合作展示了人工智能作為與科學家合作的工具，在徹底改變醫學世界和改善人類健康方面的潛力。

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