在過去四年里，世界衛生組織（WHO）已經兩次把猴痘病毒列為全球最高級別的公共衛生緊急事件，然而目前針對猴痘的治療方法還非常有限。近日，南京大學化學化工學院鄭鵬教授課題組在猴痘病毒研究領域取得一項新突破，團隊利用人工智能（AI）、分子動力學和單分子力譜等先進技術，解析了猴痘病毒如何感染和結合人體細胞的機制，并成功設計了可用于治療猴痘的新型蛋白候選藥物。目前，該研究成果已在國際著名生物期刊《elife》上發表。

猴痘病毒是一種人畜共患病毒，它和天花病毒是“近親”。雖然它不像天花那么致命，但仍然會導致皮膚潰爛，嚴重時可能引發肺炎或腦炎。截至目前，已在100多個國家和地區發現了猴痘確診病例，找到猴痘的“弱點”，開發新藥和疫苗至關重要。

據介紹，課題組突破傳統研究手段的限制，結合人工智能（AI）與分子動力學模擬，首次解析了猴痘病毒感染宿主細胞的關鍵分子機制。研究團隊利用AI技術分析大量病毒蛋白結構數據，并結合分子動力學模擬，精確預測了猴痘病毒表面蛋白與宿主受體的結合模式。隨后，通過單分子力譜技術，研究人員直接測量了病毒蛋白與宿主細胞受體的相互作用力，最終成功揭示了病毒的黏附機制。團隊發現，猴痘病毒利用特定蛋白與宿主細胞膜上的受體結合，形成強大的分子相互作用，從而實現穩固的感染。這一發現為阻斷病毒侵染提供了全新策略。

“過去，科學家發明一種新藥通常要花10到15年，需要大量的實驗，測試成千上萬種分子，看看哪種可以對抗病毒或細菌。就像大海撈針，既費時間，又很難成功。”鄭鵬科普道，AI可以讓這一過程變得更快、更精準，一方面，AI可以幫助找到病毒的“弱點”，“

病毒要進入人體細胞，通常需要某些特殊的蛋白質來‘黏附’細胞，科學家用AI分析病毒的結構，就像用顯微鏡觀察病毒的‘武器’，找到它最關鍵的部分——這個地方就是藥物可以攻擊的目標。”另一方面，AI可以“設計”適合的藥物，“AI可以在電腦里模擬成千上萬種可能的藥物分子，快速找到最有可能有效的候選藥物，然后再進行實驗驗證。這樣可以節省幾年的時間。”

據介紹，團隊不僅在AI建模、分子動力學模擬、單分子力譜測量等多個領域進行深耕，還整合了生物化學、計算生物學和生物物理學等跨學科技術，推動了蛋白藥物研發的新方向。“2024年諾貝爾化學獎授予AI蛋白設計技術，我們對AI技術在生物醫學領域應用的潛力充分看好，也取得了階段性成績。”鄭鵬表示，未來，隨著AI技術的進一步發展，AI設計蛋白藥物有望成為抗病毒治療的新范式，徹底改變現有的藥物研發模式，“我們希望通過AI技術，讓蛋白設計進入智能化時代，開發更多基于AI的新型藥物和疫苗，加速人類對抗疾病的步伐。”

揚子晚報/紫牛新聞  楊甜子

校對 陶善工