人工智能表位库加速筛选流程,或助力疫苗、免疫疗法与生物传感器研发

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CIC biomaGUNE生物材料合作研究中心与Multiverse Computing公司合作开发了一套名为epiGPTope的新系统,旨在从海量蛋白片段组合中筛选出可被免疫系统识别的表位,并对其进行生成与分类。研究团队表示,该工具可用于更快、更经济地生成和筛选合成表位,为诊断工具、免疫疗法和疫苗等研发提供支持。

表位是病毒或细菌等病原体上的小蛋白片段,可被抗体或免疫细胞受体识别。当抗体识别到表位后,免疫系统会被激活并启动相应反应。因此,发现能够与特定抗体结合的新表位序列,被认为对诊断技术、免疫疗法以及疫苗开发具有重要意义。

CIC biomaGUNE生物分子纳米技术实验室在Ikerbasque研究教授Aitziber L. Cortajarena带领下,采用基于人工智能的方法建立了一个包含数十万个合成表位的库。相关成果已发表在《ACS Synthetic Biology》期刊上。

研究团队称,该方法能够在数百万种可能组合中识别出与天然表位高度相似、且可被抗体识别的合成表位。研究助理Aitor Manteca表示,团队的目标是探索这些分子在医学研究、药物开发和生物技术中的潜在用途。团队同时指出,系统还可判断表位更可能来源于细菌还是病毒,从而在实验室中构建规模为数十万个单位、而非数亿个单位的“理性表位库”,以便开展实验研究。

在应用层面,研究人员在完成初步筛选后,将这些蛋白片段进一步通过微流控系统进行分析。Manteca表示,该技术可对单个表位与特定抗体之间的相互作用进行高精度、快速且成本较低的测试,并在较短时间内产出大量结果。

据介绍,微流控实验可在微小液滴中进行,每个液滴相当于独立反应器,从而在使用极少量分子的情况下并行开展测试。研究人员称,这种方式可在短时间内同时分析数百万种不同组合,并帮助提前识别哪些序列可能引发免疫反应,从而推动诊断技术及现场检测设备的开发,用于检测体内、血液、水等样本中的细菌或病毒。

研究团队还提到,这类进展对向工业端转化具有意义。例如企业Taldeki Biosolutions已使用CIC biomaGUNE授权的检测技术。在此背景下,快速且系统化地生成与筛选表位,有望加快新型传感器中识别元件的确认与验证流程,并扩展相关传感技术在多类检测场景中的应用。

CIC biomaGUNE表示,机器学习与人工智能在生物技术领域的应用正在推动相关流程的简化,包括数十万个分子集合的构建,以及其在医学、药理学和生物技术方向的潜在应用研究。


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