科學家用 AI 模仿病毒蛋白結構，研發新基因治療平台

最近韓國與 2024 諾貝爾化學獎得主，華盛頓大學大衛‧貝克（David Baker）教授合作，用 AI 模仿病毒外殼蛋白結構，研發出能高效攜帶、運載核酸的藥物平台。除提升基因療法效率，也可望推動次世代疫苗及其他生物醫學創新。論文近日發表於國際知名科學期刊《自然》（Nature）。

病毒之所以迅速突變傳播，令人防不勝防，主要憑著蛋白外殼包裹 DNA、 RNA 等基因物質的獨特設計。先前有科學家嘗試模仿病毒蛋白外殼結構，幫助攜帶基因治療或疫苗 DNA，但遇到不少挑戰：如攜帶遺傳物質量有限，以及不具天然病毒功能性等。

為了克服限制，韓國浦項科技大學（Pohang University of Science & Technology）化學工程學系教授李相敏博士團隊，用人工智慧模擬新蛋白質外殼。李相敏 2021~2023 年在貝克教授實驗室從事博士後研究，這段經歷為此次合作奠定基礎。

雖然多數病毒外殼結構呈對稱性，但並非完美對稱而是些微不對稱。利用人工智慧，團隊創建微妙特徵，並首度成功設計四面體、八面體和 20 面體等人工蛋白「奈米籠」（nanocages）結構。直徑 75 奈米的 20 面體結構，基因承載量是傳統基因載體三倍，堪稱基因療法重要里程碑。

團隊進一步以電子顯微鏡檢驗新合成奈米籠外型，確認 AI 設計的奈米籠確實如預期形成對稱結構。也證實人工蛋白奈米結構能有效將治療性基因送至目標細胞，表明醫療應用的巨大潛力。李相敏表示：「AI 進步為設計及製造有功能的蛋白開創嶄新時代。希望我們研究不僅加速基因療法進化，也能推動疫苗及其他生物醫學創新。」

成功關鍵在 AI 應用，因 AI 能快速分析並模擬病毒蛋白奈米結構。團隊設計的奈米籠，共含四種人工蛋白，並六種蛋白─蛋白界面，結構高度複雜，若沒有高速運算的 AI 輔助，絕對無法達成。李相敏指出，將探索此平台用於癌症免疫治療及傳染病疫苗開發。