Lee Sangmin 浦项工大教授与 David Baker 华盛顿大学教授联合研究
刊登于《自然》：“有望用于药物和基因递送载体”
韩国国内研究团队利用人工智能（AI）成功设计出再现天然病毒组装原理的大型蛋白质结构体。外界期待，这一成果今后可作为搭载疫苗、基因治疗药物和靶向药物的下一代递送平台。
科学技术信息通信部21日表示，浦项工科大学化学工程系教授 Lee Sangmin 研究团队与美国华盛顿大学教授 David Baker 研究团队合作，开发出一种设计原理，可让人工蛋白质结构体自发组装成类似病毒的结构。David Baker 教授是2024年诺贝尔化学奖得主。
天然病毒外壳结构（左）与仿照其结构由人工智能设计的蛋白质纳米笼（右）对比。图中展示了将蛋白质自发形成球形结构的病毒组装原理应用于人工蛋白质设计的情况。研究团队供图
View original image本次研究在科学技术信息通信部个人基础研究项目（优秀新进研究）和纳米及材料技术开发项目的支持下开展，并发表在世界顶级权威学术期刊《自然》（Nature）上。
研究团队开发的结构体被称为“蛋白质纳米笼”（Protein Nanocages）。这是由多种蛋白质自发结合形成的纳米级（nm）中空结构体，其内部可容纳药物、遗传物质、酶等，因此备受关注，被视为下一代药物递送载体。
既有的人工蛋白质结构体设计技术主要依赖完全对称的结构，在尺寸和形态扩展方面存在局限。相比之下，天然病毒在重复使用同一种蛋白质数百至数千次的同时，利用微小的角度差构建出巨大的外壳结构，这被称为“准对称性（quasisymmetry）”。
像病毒一样自组装的“AI蛋白质外壳”
研究团队注意到，如果精确调控蛋白质模块之间的角度和弯曲程度，单一蛋白质就可以同时形成五边形和六边形环境。借此，他们实现了非平面结构，而是巨大的穹顶状病毒仿生外壳。
研究人员尤其利用了基于人工智能的蛋白质结构生成工具“RFdiffusion”，设计出新的连接结构。他们将三聚体单元设定为基本模块，通过设计使其以不同角度相互咬合，从而仅依靠单一人工蛋白质就能诱导形成大型结构体。
研究团队在大肠杆菌中实际制备了所设计的蛋白质，并通过冷冻电子显微镜观察其结构。结果确认，形成了直径最小约70nm、最大约220nm的多种球形结构体。最小的结构体呈现出“纳米足球”的形态，而最大的结构体尺寸则比其大出3倍以上。
研究团队合影。（左起）华盛顿大学教授 David Baker（2024年诺贝尔化学奖得主、通讯作者）与浦项工科大学教授 Lee Sangmin（第一作者及通讯作者）。照片拍摄于 Lee 教授于2025年9月访问华盛顿大学期间。科学技术信息通信部供图
View original image本次研究被评价为意义重大，因为研究团队未再利用天然病毒蛋白，而是仅凭借通过AI全新设计的单一人工蛋白质，就成功构建出类似病毒的结构体。
研究团队今后计划开展后续研究，在结构体内部装载药物或遗传物质。同时还将利用内部支撑蛋白质或核酸等，开发进一步更加均一地调控结构体尺寸的技术。
浦项工科大学化学工程系教授 Lee Sangmin 表示：“病毒是一个典型的天然结构，表明并非只有完美对称才能构筑精妙的分子结构。本研究展示了，仅通过精细调控蛋白质模块之间的微小角度，就可以精确调节最终结构体的尺寸和形态。”
科学技术信息通信部研究开发政策室室长 Kim Seongsu 称：“这是国内研究人员通过与诺贝尔奖得主合作，证明我国具备世界顶尖基础研究能力的成果。今后我们也将积极支持，持续产出引领世界的研究成果。”
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