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Nat. Biotechnol. | 从通用蛋白质语言模型中高效演化人类抗体

今天为大家介绍的是来自斯坦福大学研究团队的一篇利用语言模型模拟人类抗体自然演化的论文。自然进化必须探索广阔的可能序列空间,以寻找稀有但理想的突变,这表明从自然进化策略中学习可以指导人工进化。在这里,作者报告了一种利用通用蛋白质语言模型能够高效演化人类抗体的方法,该方法通过提出在进化上是合理的突变来改进抗体,尽管该模型没有提供关于目标抗原、结合特异性或蛋白质结构的任何信息。作者进行了七种抗体的语言模型引导提高亲和力实验,每种抗体仅经历两轮实验进化,筛选了每种抗体的20个或更少的变种。结果显示,作者成功将四种临床相关、高度成熟的抗体的结合亲和力提高了多达七倍,将三种未成熟抗体的结合亲和力提高了多达160倍。此外,许多设计还展示出良好的热稳定性和对埃博拉病毒和严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)假病毒的中和活性。改善抗体结合的相同模型还可以指导不同蛋白质家族和选择压力下的高效进化,包括抗生素抗性和酶活性,这表明这些结果适用于许多情境。

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Nat. Mach. Intell. | 使用属性评估中的高效查询优化分子

本文介绍由美国IBM研究院的Pin-Yu Chen和Payel Das共同通讯发表在 Nature Machine Intelligence 的研究成果:本文作者提出了一个通用的基于查询的分子优化框架,query-based molecule optimization framework(QMO),其利用了分子自动编码器的潜在嵌入。QMO基于高效查询,在一组分子性质预测和评估指标的外部指导下,改进输入分子的期望性质。在相似性约束下优化有机小分子药物相似性和溶解度的基准任务中,QMO优于现有的方法。此外,作者还展示了QMO在两个新的具有挑战性的任务中的性能:(1) 优化现有潜在的SARS-CoV-2主要蛋白酶抑制剂,使其具有更高的亲和力;(2) 改进已知的抗菌肽以降低毒性。QMO的结果与外部验证的结果高度一致,为解决具有约束的分子优化问题提供了一种有效的方法。

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