综述:人工智能在治疗性抗体设计中的应用:进展与未来展望

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Current Opinion in Structural Biology 6.1

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了AI(人工智能)技术在治疗性抗体开发中的突破性应用,涵盖基于AlphaFold 2的蛋白-抗体复合物结构预测、CDR(互补决定区)优化、Fc功能调控等核心环节,为减少传统试错筛选、加速理性设计提供新范式。

  

引言

全球医药市场正被抗体药物及其衍生疗法显著驱动,其生物学特性赋予其低毒性和多功能治疗优势。随着AlphaFold 2[3,4]
在蛋白结构预测领域的革命性突破,人工智能(AI)驱动的抗体研发已成为焦点。抗体设计需协同优化靶点结合亲和力(由CDR环介导)、Fc区免疫调节功能、体内稳定性等复杂参数,而AI技术正通过结构预测与生成模型逐步攻克这些挑战。

抗体-蛋白复合物结构预测的AI进展

基于深度学习的蛋白-抗体复合物预测技术衍生自通用蛋白结构预测模型。多聚体结构预测和蛋白-蛋白对接技术已能直接从相互作用蛋白序列推断复合物构象,显著提升对"热点"靶标的识别效率。例如,AlphaFold 2的迭代版本已实现抗体可变区与抗原表位的精准建模,为后续亲和力优化奠定结构基础。

靶向抗体生成的AI创新

传统ROSETTA等物理模型正被深度学习生成模型取代。最新算法可同步设计抗体序列与空间构象,尤其擅长针对难成药靶点(如GPCRs)的CDR环生成。实验验证显示,AI设计的抗体候选分子能突破传统方法对构象多样性库的依赖,其中部分案例的亲和力达到pM级别。

关键性质预测的挑战与突破

尽管结合亲和力预测仍受限于高质量数据稀缺,迁移学习技术已能在小样本条件下预测FcγR结合活性等关键参数。值得注意的是,对抗体免疫原性和可开发性(developability)的AI评估模型正成为降低临床失败率的重要工具。

结论

AI技术正在重塑抗体药物的研发范式。从结构预测到理性设计,其整合将加速高特异性、低免疫原性抗体的开发,尤其推动癌症和自身免疫疾病领域的突破。未来需加强多模态数据整合,以解决现有模型对复杂生理环境模拟的局限性。

(注:全文严格基于原文缩编,未新增观点或数据)

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