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在抗体设计领域,为解决扩散模型存在的非信息性先验、与离散氨基酸类型不兼容及大规模采样计算成本高等问题,研究人员开展 FlowDesign 序列 - 结构共设计研究。结果显示该方法优势显著,能提升抗体亲和力,助力抗体和蛋白质设计。
设计具有所需结合特异性和亲和力的抗体对药物研究至关重要。基于扩散的模型虽推动了互补决定区(CDR)序列和结构的共同设计,但仍面临挑战,如非信息性先验、与离散氨基酸类型不兼容,以及大规模采样时过高的计算成本。
为应对这些问题,研究提出了 FlowDesign,这是一种通过流匹配(flow matching)进行序列 - 结构共同设计的方法,具备以下优势:(1)灵活的先验选择;(2)直接匹配离散分布;(3)提高大规模采样的效率 。通过利用多种先验,数据驱动的结构模型被证明是信息最丰富的。在氨基酸回收率(AAR)、均方根偏差(RMSD)和罗塞塔(Rosetta)能量等指标上,FlowDesign 优于基线方法。
研究人员还将 FlowDesign 应用于设计靶向 HIV - 1 受体 CD4 的抗体。经生物膜干涉技术(BLI)和假病毒中和实验验证,与依巴利珠单抗(ibalizumab)相比,FlowDesign 设计出的抗体对多种 HIV 突变体具有更高的结合亲和力和中和效力。这凸显了 FlowDesign 在抗体和蛋白质设计领域的巨大潜力。本文的透明同行评审过程记录包含在补充信息中。