6月30日，OpenAI支持的Chai Discovery推出Chai-2，這款多模態(tài)生成模型展現(xiàn)出強大的抗體設(shè)計能力，一經(jīng)發(fā)布便引起巨大轟動。

具體來看，Chai-2能夠在不依賴現(xiàn)有抗體或高通量篩選的情況下，完全零樣本生成抗體，實現(xiàn)了兩位數(shù)的成功率，較傳統(tǒng)方法提高了100倍。

帶來的直觀效果便是，將原本需要幾個月時間的抗體從頭設(shè)計工作壓縮至兩周以內(nèi)，顯著加速藥物發(fā)現(xiàn)的進程。

Chai-2的驚艷性能，成為AI顛覆蛋白質(zhì)設(shè)計的又一力證。

長期以來，蛋白質(zhì)等關(guān)鍵生物分子的開發(fā)受限于傳統(tǒng)方法的低效：高度依賴研究人員的經(jīng)驗，并需要大量濕實驗驗證，無異于“大海撈針”。

然而，以生成式AI為代表的新一代人工智能正在徹底改變這一現(xiàn)狀。憑借從海量數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)、挖掘和建模復(fù)雜規(guī)律的優(yōu)勢，為開發(fā)具有特定功能的蛋白質(zhì)提供了新的可能性。

當我們能像開發(fā)軟件一樣編程蛋白，生物科技的前景將超乎想象，也許正像諾貝爾獎得主Demis Hassabis所預(yù)言的那樣：在AI的幫助下，人類將在未來十年治愈一切疾病。

這場深刻的技術(shù)變革已然拉開大幕，吸引一批頂尖團隊投身其中，圍繞蛋白質(zhì)設(shè)計展開新一輪AI競逐。

在這場科技創(chuàng)新的浪潮中，百奧幾何值得更多關(guān)注，其發(fā)布的全球首款全能蛋白質(zhì)基礎(chǔ)模型GeoFlow V2，可直接基于靶點從頭生成全新抗體分子，擁有與Chai-2等領(lǐng)先模型同臺競技的實力。

憑借領(lǐng)先技術(shù)平臺與深厚產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，百奧幾何已與多家上下游企業(yè)達成戰(zhàn)略合作，共同推進生成式AI在抗體研發(fā)、酶工程等多個領(lǐng)域落地。

百奧幾何的脫穎而出，為生成式AI賦能蛋白質(zhì)設(shè)計領(lǐng)域樹立了一個類似DeepSeek的標桿，成為中國企業(yè)憑借創(chuàng)新實力走向全球科技舞臺中央的生動縮影。

蛋白質(zhì)“從理解到設(shè)計”

生成式AI成為答案

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其功能，于是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測，即從氨基酸序列推斷出復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，成為關(guān)鍵。

圖：蛋白質(zhì)從序列到結(jié)構(gòu)

這項研究曾經(jīng)困擾學(xué)術(shù)界半個世紀之久，直到AlphaFold的出現(xiàn)打破了僵局。

DeepMind開發(fā)的AlphaFold模型憑借深度學(xué)習(xí)的強大能力，能夠以接近實驗測量的精度預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，將曾耗時數(shù)月甚至數(shù)年的結(jié)構(gòu)解析過程，縮短至數(shù)分鐘，從而為生命科學(xué)研究打開了全新的大門。

然而，伴隨結(jié)構(gòu)預(yù)測的解決，一個更為前沿和宏大的挑戰(zhàn)浮現(xiàn)出來：蛋白質(zhì)設(shè)計。

如果說AlphaFold讓我們能夠“讀懂”蛋白質(zhì)語言，那么蛋白質(zhì)設(shè)計則賦予了我們“書寫”這種語言的能力，主動地創(chuàng)造具有特定功能的新型蛋白質(zhì)。

掌握蛋白質(zhì)設(shè)計，就如同掌握了編程生物分子的強大能力，這將徹底顛覆生物醫(yī)藥和生物制造的未來格局。

但這項任務(wù)的復(fù)雜性遠超想象，一個由100個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，其可能的序列組合數(shù)量（20^100）比宇宙中的原子數(shù)還要多。面對如此龐大的可能性空間，如何從頭設(shè)計具有特定功能的蛋白，成為生物技術(shù)領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的難題之一。

長期以來，蛋白質(zhì)設(shè)計高度依賴于經(jīng)驗驅(qū)動的反復(fù)試錯。研究人員在有限的生物學(xué)知識和直覺指導(dǎo)下，探索著浩瀚的“蛋白質(zhì)宇宙”，卻常常如“盲人摸象”般，只能觸及冰山一角。

傳統(tǒng)方法不僅系統(tǒng)性地觸及大多數(shù)潛在的、具有理想功能的蛋白質(zhì)，而且每次迭代都需要經(jīng)歷漫長的濕實驗室合成、表達、純化和驗證周期，伴隨著巨大的時間和成本投入。

當下，基于擴散模型（Diffusion Model）的生成式AI的興起，我們正見證著一場蛋白質(zhì)從頭設(shè)計的革命性轉(zhuǎn)變。

擴散模型的核心思想是通過一個迭代的去噪過程，從隨機噪聲中逐步恢復(fù)出有意義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。將其應(yīng)用于蛋白質(zhì)設(shè)計，意味著模型能夠從一個完全隨機的初始狀態(tài)，逐步“去噪”并“塑造”出目標蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)和對應(yīng)的氨基酸序列。

圖：蛋白質(zhì)擴散設(shè)計過程

這種創(chuàng)新性的從頭設(shè)計方法，與傳統(tǒng)的基于模板或基于物理模擬的方法截然不同，能夠?qū)W習(xí)并內(nèi)化蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與序列的復(fù)雜內(nèi)在規(guī)律，從而生成前所未有且功能新穎的蛋白質(zhì)分子。

這標志著蛋白質(zhì)設(shè)計從“經(jīng)驗試錯”到“理性構(gòu)建”的范式躍遷，將加速新藥研發(fā)、工業(yè)酶優(yōu)化以及新型生物材料的誕生，開啟生物分子設(shè)計的新時代。

Chai-2誕生背后，中國團隊領(lǐng)先布局

作為AI賦能蛋白質(zhì)設(shè)計的最新成果，Chai-2成為近期行業(yè)焦點。

數(shù)據(jù)顯示，Chai-2從頭設(shè)計抗體的平均成功率高達15.5%，相較此前僅0.1%的成功率，實現(xiàn)了百倍提升。

圖： Chai-2針對52種抗原的測試結(jié)果，藍色標注的方框代表在≤20個測試設(shè)計中至少有一個成功結(jié)合的靶點，占全部測試靶點的50%

更引人矚目的是，Chai-2具備“零樣本”（Zero-shot）蛋白質(zhì)從頭設(shè)計能力。這突破了傳統(tǒng)方法依賴已知抗體結(jié)構(gòu)模板的限制，顯著提高了成功率。

這意味著，即使面對毫無實驗數(shù)據(jù)的未知靶點（包括各類難成藥靶點），Chai-2也能通過計算直接生成具有結(jié)合活性的新蛋白，為藥物研發(fā)帶來革命性機遇。

其核心突破在于：全原子結(jié)構(gòu)預(yù)測與蛋白質(zhì)設(shè)計，極大提升了設(shè)計精度與成功率。

所謂“全原子”，即對蛋白質(zhì)進行原子級精度的建模與設(shè)計。這種高精度模擬對于準確預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能，實現(xiàn)高通量的蛋白質(zhì)設(shè)計與篩選至關(guān)重要。

而在這個方向，中國團隊的布局更早，并且已經(jīng)有首創(chuàng)成果落地。今年5月，百奧幾何發(fā)布全場景原子級AI蛋白設(shè)計大模型GeoFlow V2，開創(chuàng)性地將結(jié)構(gòu)預(yù)測與設(shè)計功能統(tǒng)一到了單一模型，模型表現(xiàn)處于全球前列。

在抗體及抗原-抗體復(fù)合物結(jié)構(gòu)預(yù)測精度上，GeoFlow超越了AlphaFold3的水平，這也是提高設(shè)計序列篩選能力的關(guān)鍵。

例如在低同源性抗體-抗原復(fù)合物預(yù)測中，通常由于缺乏相似的模板進行比對，導(dǎo)致預(yù)測準確性下降。而GeoFlow V2在該場景下，Top-1成功率達45.19%，比GeoFlow V1提升四成，大幅超越Chai-1、Protenix、AFM2.3等業(yè)界優(yōu)秀同類模型，體現(xiàn)對生命分子相互作用的強大建模能力。

圖：GeoFlow V2 在抗原-抗體復(fù)合物和蛋白-小分子復(fù)合物結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果

要知道，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測與設(shè)計本質(zhì)共享底層技術(shù)，相互協(xié)同。AI設(shè)計出的序列需經(jīng)預(yù)測驗證其有效性。而GeoFlow V2的核心創(chuàng)新在于構(gòu)建了統(tǒng)一的原子擴散模型，能同時處理預(yù)測與設(shè)計任務(wù)，徹底突破了傳統(tǒng)“只能預(yù)測或只能設(shè)計”的局限。

此外，為了能夠讓生成的蛋白質(zhì)符合現(xiàn)實要求，百奧幾何還將實驗數(shù)據(jù)和先驗知識整合進入GeoFlow V2中，讓AI設(shè)計的抗體/酶真正具備可開發(fā)性和臨床安全性。

例如，在針對HER2靶點等抗體從頭設(shè)計任務(wù)中，GeoFlow能夠生成高通量建庫，成功篩選出多個低納摩爾親和力，成藥性良好的抗體分子，部分分子已完成動物體內(nèi)功能驗證。

GeoFlow V2的價值已在真實場景中獲得驗證。百奧幾何近期宣布，僅用60天、通過3輪“設(shè)計-驗證-再設(shè)計”的干濕迭代，成功交付一款重要體外診斷（IVD）試劑用酶，將工業(yè)級酶的產(chǎn)物產(chǎn)量提升至野生型的21倍。這標志著百奧幾何成功打通了從底層技術(shù)突破到產(chǎn)業(yè)落地的閉環(huán)，為行業(yè)提供了革命性效率工具。

百奧幾何的技術(shù)突破離不開強大的團隊支持。創(chuàng)始人唐建博士長期深耕AI與生命科學(xué)交叉領(lǐng)域，擔(dān)任加拿大蒙特利爾大學(xué)算法研究所（Mila）終身教授。

早在2021年，唐建博士就將擴散模型用于分子的三維結(jié)構(gòu)生成，其關(guān)鍵論文是2022年AI領(lǐng)域引用量排名前50的論文之一。

2022年底，唐建帶領(lǐng)團隊回國創(chuàng)立百奧幾何，并邀請到深度學(xué)習(xí)三巨頭之一、AI之父、圖靈獎獲得者Yoshua Bengio擔(dān)任公司首席科學(xué)顧問。

目前，百奧幾何匯集了來自北京大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等頂尖高校人才，涵蓋人工智能、生物信息學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)背景，多位成員曾任職于國際藥企以及知名生物科技公司。

生命科學(xué)迎來工程拐點，重塑萬億產(chǎn)業(yè)

AI浪潮下，生命科學(xué)領(lǐng)域正經(jīng)歷一場深刻變革。

其中，生成式AI驅(qū)動的蛋白質(zhì)從頭設(shè)計技術(shù)正成為這場變革的重要引擎，推動英偉達CEO黃仁勛所預(yù)言的"生物學(xué)從傳統(tǒng)科學(xué)向工程化轉(zhuǎn)變"這一愿景照進現(xiàn)實。

特別值得注意的是，AI蛋白質(zhì)設(shè)計已實現(xiàn)從實驗室到產(chǎn)業(yè)落地的跨越，近期多起重磅事件表明，這一突破性技術(shù)的商業(yè)化進程正在加速。

今年3月，醫(yī)藥巨頭諾和諾德和AI蛋白質(zhì)設(shè)計公司Gensaic達成合作，針對未公開靶點發(fā)現(xiàn)新的治療候選藥物，用于治療心臟代謝疾病，每個靶點最高獲得3.54億美元的預(yù)付款及里程碑付款和分成。

5月，Nabla Bio宣布，其開發(fā)的新型AI系統(tǒng)可在短短數(shù)月內(nèi)設(shè)計出數(shù)十種靶向GPCR的抗體候選藥物，其效果與傳統(tǒng)研發(fā)流程耗時數(shù)年的藥物相當。

緊接著，諾貝爾獎得主創(chuàng)辦的AI制藥獨角獸Isomorphic Labs宣布，其基于AlphaFold系列模型設(shè)計的首批候選藥物將進入臨床試驗。

面對新藥研發(fā)“雙十定律”的巨大壓力，AI蛋白質(zhì)設(shè)計正在成為破局關(guān)鍵，全球大小藥企圍繞這個領(lǐng)域展開了新一輪的軍備競賽。

而蛋白質(zhì)研究范式的改變，不僅加速了生物醫(yī)藥的創(chuàng)新，也深刻影響了生物制造的未來，一個更大的市場正在徐徐展開。

據(jù)麥肯錫統(tǒng)計，生物制造的產(chǎn)品未來可以覆蓋70%化學(xué)制造的產(chǎn)品，在未來10-20年可能對全球產(chǎn)生每年2-4萬億美元的直接經(jīng)濟影響。

我國《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》將生物制造列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，2024年的政府工作報告中，生物制造更是被列為新增長引擎，強調(diào)了其在現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)中的重要性。

在這一進程中，AI驅(qū)動的蛋白質(zhì)從頭設(shè)計技術(shù)正發(fā)揮著關(guān)鍵作用，該技術(shù)通過精準調(diào)控蛋白質(zhì)元件的催化活性、底物選擇性、熱穩(wěn)定性等核心指標，加速化學(xué)品、藥品和功能材料的合成，為萬億級生物制造市場注入強勁動能。

近日，工信部公布的《人工智能在生物制造領(lǐng)域典型應(yīng)用案例名單》中，16個入選項目中有9個應(yīng)用于高性能蛋白質(zhì)元件設(shè)計及構(gòu)建領(lǐng)域，足見其對行業(yè)的重要性。

作為生成式AI驅(qū)動蛋白質(zhì)從頭設(shè)計的領(lǐng)軍企業(yè)，百奧幾何憑借其前沿技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化實踐積累，持續(xù)產(chǎn)出具有國際競爭力的創(chuàng)新成果，為全球生物醫(yī)藥與生物制造提供智能解決方案。

Chai-2的驚艷亮相，再次印證了生成式AI在蛋白質(zhì)設(shè)計領(lǐng)域的巨大潛能。

面對這場全球范圍內(nèi)的技術(shù)浪潮，百奧幾何憑借自主研發(fā)的GeoFlow V2，展現(xiàn)出中國企業(yè)在該領(lǐng)域的前瞻布局與深厚積淀，具備與國際頂尖模型同臺競技的實力。

一個由AI重構(gòu)的生命科學(xué)新時代正在加速到來，以百奧幾何為代表的創(chuàng)新力量，正為全球生物醫(yī)藥與生物制造注入新動能，成為詮釋中國科技躍遷的鮮活樣本。

—The End—