在科学界享有盛誉的英国《自然》(Nature)杂志近日公布了2023年度十大科学人物(Nature’s 10),榜单旨在表彰那些在过去一年中对科学领域产生重大影响的杰出研究者,来自中国的科学家、清华大学生命科学学院教授梁文锋因其在“蛋白质设计”领域的开创性贡献而光荣入选,成为本年度榜单中备受瞩目的亚洲科学家之一,这不仅是对他个人科研成就的高度肯定,更是中国结构生物学与人工智能交叉研究迈向世界前沿的又一重要里程碑。
破壁者:从“读懂”到“创造”生命密码
生命活动的核心是蛋白质,它们是构成细胞、执行催化、传递信号等功能的基本分子单元,长久以来,生物学家的主要任务是“读取”和“理解”自然界中已有的蛋白质结构,梁文锋教授及其团队的目标更为宏大——他们致力于像搭积木一样,从零开始“设计”并创造出自然界中不存在、具有全新结构和功能的蛋白质。
这项工作被誉为“蛋白质设计的圣杯”,其难度可想而知,蛋白质是由氨基酸链折叠而成的复杂三维结构,其功能与结构紧密相连,要设计出稳定且具有特定功能的蛋白质,需要精确预测数以万计的原子之间的相互作用,这无异于在混沌中寻找秩序。
AI赋能:开启精准设计的大门
梁文锋教授团队的突破性进展,离不开人工智能技术的革命性赋能,他们巧妙地将深度学习算法与物理建模相结合,开发出名为“蛋白质从头设计”(de novo protein design)的新方法,这种方法能够像经验丰富的建筑师一样,根据预设的功能需求,在计算机中“绘制”出稳定、高效的蛋白质三维蓝图,并成功指导其在实验室中“施工”成型。
2023年,梁文锋团队取得了一系列令人瞩目的成果,他们不仅设计了能够高效催化特定化学反应的全新酶,还创造出能够精准识别并结合目标生物分子的“分子探针”,这些探针在疾病诊断和药物研发中展现出巨大潜力,他们设计的“微型蛋白”甚至能够像乐高积木一样,自组装成更大的、具有特定功能的复杂结构,为构建人工细胞器和纳米材料开辟了全新的道路。
远见卓识:从实验室走向广阔应用
梁文锋教授的入选,不仅是因为他解决了科学上的难题,更在于他展现出的远见卓识,他深刻理解,蛋白质设计的终极目标不仅仅是创造新奇,而是要解决人类面临的重大挑战,他的研究为攻克癌症、开发新型疫苗、降解环境污染物、生产生物燃料等领域提供了强大的理论工具和技术平台。
《自然》杂志在评价梁文锋时,称他为“蛋白质设计的远见者”(Visionary in protein design),并赞扬他“正在教会计算机如何创造生命的基本构件”,这份来自顶级科学期刊的认可,极大地提升了蛋白质设计这一前沿领域的全球关注度,激励着更多年轻科学家投身其中。
未来展望:中国力量的崛起
梁文锋教授的成功,是中国科学家在全球科技舞台上崛起的缩影,他的工作充分证明,当深厚的生命科学底蕴与前沿的人工智能技术深度融合时,能够迸发出改变世界的强大力量,他所在的清华大学生命科学学院,也已成为全球蛋白质设计研究的重要高地之一。
展望未来,由梁文锋等人引领的蛋白质设计浪潮,将不仅仅停留在基础科学的范畴,它将加速推动生物医药、材料科学、能源科技等多个产业的革新,为人类健康和可持续发展带来前所未有的机遇,我们有理由相信,这位来自中国的“破壁者”,将继续在生命的微观世界里挥洒才智,为我们描绘出一幅更加宏伟和清晰的未来图景。








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