9月2日，天壤发布国内首个AI蛋白质设计工作台，让科研人员高效工作，推动AI+蛋白质计算的大规模快速应用和发展。
2022生物计算论坛在上海张江科学馆成功举办。上海市委统战部副部长黄宏、上海市经信委副主任张颖出席开幕式。田XLab负责人苗宏江博士受邀出席，发布国内首个AI蛋白质设计工作台，分享AI在生物技术领域应用的最新技术和发展。
蛋白质的空空间巨大，功能丰富，100个氨基酸蛋白质的可能序列为20 ^ 100 ~ 1.3×10 ^ 130。相比之下，进化而来的天然蛋白质只是很小的一个子集。在未知的空房间里，仍然有许多功能蛋白质可能解决医疗健康、能源和环保等挑战。没有被触及的东西。
姜淼博士认为，人工智能使蛋白质从被预测到被发明实现了飞跃。今天，我们可以端到端地完成蛋白质的原始设计，这将开辟一个全新的世界。
以下是本次演讲的核心内容:
AI实现了从感知到创造的飞跃。
过去几年，从战胜围棋世界冠军朴俊焕，到城市交通管制实现南昌交通限行，再到原子精度的蛋白质结构预测，我们见证了人工智能算法在日益复杂的系统中的惊人实力。今年，天壤的TRDesign算法已经完成了蛋白质设计工作，真正实现了AI从感知到创造的跨越式发展。这种方法可以给人们带来一个全新的蛋白质设计世界。
2018年诺贝尔化学奖，仅基于天然蛋白质序列局部搜索的进化方法获得。然而，这种方法远远不够。只有从零开始全新的设计，才能探索整个蛋白质空的广阔世界。
蛋白质设计大概经历了四个阶段:从90年代初，蛋白质结构还很少，对蛋白质折叠的了解也非常有限，研究人员只能手工拼接非常简单的二级结构片段来研究蛋白质；随着PDB蛋白质结构信息的增多，科学家可以通过理性的经验和从这些结构信息中总结出的更复杂的能量函数关系，设计出越来越多的多功能蛋白质结构。尽管如此，设计蛋白质的过程很复杂，落地非常困难；现在蛋白质可以通过AI从零开始设计，可以大规模应用于工业。蛋白质设计进入了一个新时代，这与人们对蛋白质结构的分析和理解密切相关。
蛋白质结构的精确预测打开了一扇新的大门。
以AlphaFold为代表的各类AI算法已经能够快速准确地预测蛋白质的结构，达到了实验室的分析水平。蛋白质结构的精确预测为蛋白质设计打开了一扇新的大门。田的TRDesign在解决蛋白质折叠问题的基础上，通过深入理解和分析序列-结构-功能的内在关系，实现了蛋白质的端到端设计，能够根据功能需求从头设计蛋白质的结构和序列。
基于TRDesign算法，天壤设计了新冠肺炎刺突蛋白结合剂，能有效阻止刺突蛋白与人ACE2蛋白的结合，从而阻止病毒的传播。设计过程参考了各种已知新冠肺炎品种的刺突蛋白与人ACE2的结合结构进行设计，并最大程度地将整个结合界面包含为模体，有望普遍适用于各种新冠肺炎品种。
在多配体蛋白质设计更难的方向，天壤从零开始生产的IL2类似于蛋白质，既可以含有激活淋巴细胞的基序，又可以避免天然蛋白质因不能结合CD25而产生的毒性。此外，设计的蛋白质只有大约100个氨基酸长，与天然IL2蛋白的序列相似性小于10%。
如此高的拟合度表明，蛋白质设计算法可以在目标函数的开发中广泛搜索潜在的蛋白质序列空，并将其折叠成结构符合功能的蛋白质。
此外，在多表位抗原蛋白的设计方向，RSV病毒会引起肺部和呼吸道感染，对婴幼儿的危害很大。但这种病毒的表面融合蛋白在融合前后会产生较大的构象变化，导致疫苗研制失败。融合蛋白上的两个已知表位通过TRDesign成功设计成约90个氨基酸的稳定蛋白。从结构分析可以看出，设计的蛋白能够很好的呈现抗原表位。天壤XLab正在积极推动进一步的实验检测，以测试细胞中的免疫激活水平。
这些例子都来自TRDesign的蛋白质设计算法:只需输入所需的功能模体，就可以从头开始端到端设计蛋白质，输出符合要求的蛋白质序列和相应结构。它不再受限于以往设计方法中的人工经验或能量函数，可以快速高效地设计和应用蛋白质。
一体化:人人可用的蛋白质设计平台
在AI科学时代，为了更好地利用AI工具帮助人们加快科研速度，天壤开发建设了一个All in one工作平台——Creator蛋白质设计工作台，希望借助这个蛋白质平台提供数据、算法、计算能力和系统级项目管理支持，推动蛋白质设计的普及应用。
在这个平台上，RD人员可以用非常简单的操作逻辑实现从结构预测、蛋白质设计，到特性分析和优化的各种任务，并且可以跟踪查看历史任务，所有任务都可以可视化呈现；此外，RD人员可以将分散的任务以项目的形式自由分类、连接和管理，一站式完成从项目策划到结果分析的全过程，大大提高了RD效率。
CREATOR workbench不仅提供了海量的自研算法，还提供了各种开源和合作伙伴算法，供大家自由选择和使用。一个平台可以完成所有的研究任务，告别为不同的任务找不同的算法的科研局面。
00:32以新冠肺炎刺突蛋白的结构预测任务为例，用户可以构建项目，选择算法并开始预测。操作流畅简洁，任务完成后可对预测结果进行可视化分析。
00:57作为国内首个AI蛋白质工作台，该平台具有可预测性和可编辑性。它基于算法、计算和数据管理，集成了蛋白质设计、预测分析和优化的完美能力。流程操作简单，人人可用，使用方便，无需安装。在线登录即可启用所有功能，可广泛应用于肽、酶、抗体及各种功能蛋白。RD人员可以在工作台上完成所有的计算工作。
预计未来将有数万种各类全新设计的功能蛋白从天壤的工作台上生产出来，通过实验进行合成和测试，新材料、新药、新食品将应用于人们生活的各个场景。
目前，该工作台正在不断拓展功能和算法，构建蛋白质知识图谱，扩充现有模体库，赋能RD人员，进一步降低蛋白质设计门槛，让CREATOR真正成为人人可用的设计工作台。
未来，随着跨时代设计能力的普及，人们对蛋白质的深入理解，以及越来越多的人加入进来，天壤相信会和大家一起推动蛋白质设计和AI生物计算的发展和应用。
CREATOR workbench将于10月1日正式上线，面向全国高校免费开放。登录天壤XLab官网即可注册，随时随地都可以开展蛋白质研究。欢迎大家保持关注！
