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北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心陳鵬教授課題組與王初教授課題組通過持續(xù)深入合作，研發(fā)出融合“機(jī)器學(xué)習(xí)與生物正交剪切反應(yīng)”的蛋白質(zhì)活體激活技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“鄰近脫籠”策略從活細(xì)胞向活體動物的突破。相關(guān)成果日前以《機(jī)器學(xué)習(xí)助力的蛋白質(zhì)活體激活通用策略》為題在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。

“生物正交反應(yīng)，是指可以在生物體內(nèi)發(fā)生，但又和正常生物過程互不干擾的化學(xué)反應(yīng)。這類反應(yīng)的發(fā)展，不僅拓寬了傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的生物學(xué)應(yīng)用邊界，也將合成化學(xué)的邏輯引入生命系統(tǒng)研究，革新了生命過程的分子解析與精準(zhǔn)調(diào)控方式，為揭示復(fù)雜生理、病理機(jī)制提供了全新視角。”陳鵬表示，以“點(diǎn)擊化學(xué)”為代表的生物正交反應(yīng)，有效解決了復(fù)雜生命體系中的原位標(biāo)記與富集等關(guān)鍵科學(xué)難題，“但這一化學(xué)反應(yīng)模式仍存在局限，難以實(shí)現(xiàn)對生物大分子功能的調(diào)控和解析”。

陳鵬介紹，該研究通過機(jī)器學(xué)習(xí)與生物正交剪切反應(yīng)融合驅(qū)動，獲得了一種創(chuàng)新的蛋白質(zhì)原位激活平臺技術(shù)，能夠在活體動物中瞬時激活目標(biāo)蛋白質(zhì)的功能，并精確調(diào)節(jié)蛋白—蛋白相互作用。這一新技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞表型的精準(zhǔn)調(diào)控，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生焦亡，增強(qiáng)抗腫瘤免疫響應(yīng)。“可以說，這項(xiàng)新技術(shù)推動生物正交剪切反應(yīng)邁入‘任意蛋白+活體應(yīng)用’新時代，標(biāo)志著活體化學(xué)反應(yīng)發(fā)展的重要突破，不僅為動態(tài)生物學(xué)過程的原位研究提供了強(qiáng)大工具，也為按需式精準(zhǔn)治療開辟了新途徑。”

陳鵬告訴記者，該研究進(jìn)一步展示了機(jī)器學(xué)習(xí)與結(jié)構(gòu)建模方法結(jié)合策略在酶底物譜拓展中的有效性和普適性，有望為各種蛋白質(zhì)機(jī)器裝上“控制開關(guān)”，在活體動物中按需啟動蛋白質(zhì)功能，增強(qiáng)抗腫瘤免疫響應(yīng)，進(jìn)而推動疾病機(jī)制研究和靶向治療策略的發(fā)展。