像拼乐高一样设计新药,EPFL、牛津团队AI方法精确设计优化分子3D结构

2024-12-28 23:32:21 编辑:抖狐科技 来源:摘自互联网

ai药物设计新突破:diffsbdd模型如同分子积木搭建大师

想象一下,设计新药如同搭积木般简单,自由组合分子部件并精准预测其与目标蛋白的结合效果。这不再是科幻,瑞士联邦理工学院(EPFL)等机构的研究团队开发的AI系统DiffSBDD,正将这一愿景变为现实。

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这项发表于《Nature Computational Science》的研究,介绍了DiffSBDD——一款基于SE(3)-等变扩散模型的AI系统。它能精确设计和优化药物分子的3D结构,显著提升新药研发的效率。传统新药研发耗时费力,需筛选海量候选分子。DiffSBDD则通过巧妙的算法,将药物设计转化为三维条件生成问题,利用SE(3)-等变性处理分子系统中的旋转和平移对称性,有效避免了以往AI方法的局限性,尤其在手性药物设计中展现出优势。

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DiffSBDD的工作流程分为训练和条件生成两个阶段。训练阶段,模型学习如何去除分子结构中的噪声;条件生成阶段,则根据目标蛋白结构生成新的分子。研究人员提出了两种条件生成方法:DiffSBDD-cond和DiffSBDD-joint,两者在测试集上均表现出色。

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DiffSBDD的多功能性体现在其分子结构设计、选择性优化和多属性调控能力上。它可以根据给定片段构建完整分子,合并不同片段,并优化分子属性,如类药性、合成可行性及结合亲和力等。例如,在激酶抑制剂优化中,DiffSBDD成功提升了目标激酶结合得分,同时降低了对非目标激酶的结合倾向。

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尽管DiffSBDD展现了巨大潜力,但其纯从头设计能力仍有待提升。未来,通过持续优化模型的分布学习和样本质量,DiffSBDD有望成为通用的药物分子设计平台,推动精准医疗发展。 论文链接:https://www.php.cn/link/ea95de08542db1d94fe393abd1a5ce8d

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