Boston University

隐蔽位点（cryptic pockets）的精准预测一直是突破“不可成药”蛋白靶点的关键瓶颈。这类位点仅在蛋白质发生构象变化时才会形成或暴露，其独特的动态特性使其成为拓展可成药靶点库的核心资源，尤其在变构调节、PROTACs设计等创新药物研发方向中具有不可替代的价值。 近日，波士顿大学Diane Joseph-McCarthy团队在bioRxiv发表的研究《The Influence of Ligands on AlphaFold3 Prediction of Cryptic Pockets》，通过系统的实验设计与深度数据分析，揭示了AlphaFold3（AF3）在隐蔽位点预测中的潜在应用价值。当给定蛋白质的隐秘位点配体时，AF3主要预测出能够结合该配体的构象；而在缺乏配体的情况下，缺失隐秘口袋的构象通常占主导地位。尽管结果可能反映了对记忆结构先验的偏好，但作者认为这种有害记忆的程度似乎有限。一、研究背景：隐蔽位点预测的科学挑战与技术演进1. 隐蔽位点的生物学意义与成药价值 隐蔽位点是蛋白质在天然状态下隐藏、经构象重排（如侧链翻转、环区运动、结构域移位等）后形成的功能性结合位点，其核心价值体现在三方面： 拓展可成药靶点范围：使传统方法无法识别的“无明显活性位点”蛋白成为药物靶点； 提升药物特异性：相比天然活性位点，隐蔽位点的结构特异性更高，可减少脱靶效应； 支持创新药物形式：为变构抑制剂、分子胶、PROTACs等新型药物提供结合靶点。 然而，隐蔽位点的动态性与依赖性（依赖配体结合或构象变化）使其预测面临双重挑战：一是蛋白质构象系综的采样难度，二是位点形成与配体结合的协同关系难以建模。2. AlphaFold3的技术革新与研究动机 AF3其采用统一的扩散模型框架，将蛋白质、配体等分子组件视为整体系统进行建模，具备直接预测配体结合与未结合的蛋白结构的能力。这一技术革新为解决隐蔽位点预测的核心痛点提供了可能——既能够捕捉蛋白质构象变化的动态范围，又能整合配体对构象的诱导效应。 本研究基于前期AlphaFold2的隐蔽位点预测研究基础，进一步聚焦三大核心科学问题：AF3能否复现隐蔽位点形成所需的构象变化尺度？配体存在与否及配体类型如何影响预测结果？AF3预测的配体-蛋白结合模式准确性及可靠性如何？通过对16种已知隐蔽位点的蛋白进行系统验证，为上述问题提供了明确答案。二、研究设计：严谨的实验体系与多维度验证框架1. 测试集构建：覆盖多样化隐蔽位点类型 研究选取16种代表性蛋白（含15种来自CryptoSite数据库及1种K-Ras蛋白），其隐蔽位点具有明确的结构特征与分类： 位点关系：与活性位点重叠（如BLG、RNase A）、相邻（如TEM、AmpC）或完全独立（如MAPK、K-Ras）； 构象变化类型：侧链重排（如RNase A的His119）、环区运动（如PKA的Thr51-Arg56）、螺旋移位（如K-Ras的Met67-Tyr71）； 结合状态特征：14种蛋白的结合态为开放构象，2种（凝血酶、BACE）为闭合构象（配体结合诱导位点闭合）。 测试集的多样性确保了研究结论的普适性，为不同类型隐蔽位点的预测提供了参考标准。2. 预测与分析方法： AF3预测设置：采用无模板建模策略，通过100个随机种子生成500个模型，分别进行配体存在（输入对应SMILES）与不存在两种条件下的预测； 构象评估指标：以蛋白质数据库（PDB）中实验解析的结合态/未结合态结构为参考，计算移动片段（与隐蔽位点形成相关的氨基酸片段）的RMSD（均方根偏差），量化预测构象与实验结构的一致性； 配体结合评估：通过配体构象RMSD、口袋识别准确性、配体-蛋白空间位阻冲突等指标，评估配体定位的准确性；三、核心发现：AF3在隐蔽位点预测中的优势与特性1. 构象变化的精准复现：匹配实验分布的动态范围 AF3展现出卓越的构象采样能力，能够准确复现隐蔽位点形成所需的构象变化尺度： 配体存在时：16/16的蛋白预测分布与PDB中结合态结构分布完全吻合，且以开放构象（含隐蔽位点）为主； 配体不存在时：13/16的蛋白预测分布与PDB中未结合态结构分布一致，以闭合构象（无隐蔽位点）为主； 构象覆盖度：同一多序列比对（MSA）可支持侧链移动、环区摆动、螺旋移位等多种构象变化，且变化幅度与实验观测完全匹配。 这一结果表明，AF3突破了AlphaFold2对优势构象的依赖，能够通过配体信号调控构象采样方向，为隐蔽位点的动态形成机制提供了精准模型。2. 配体的双重调控作用：存在性与类型的关键影响 研究明确配体对AF3预测的双重调控效应，为预测策略优化提供了关键依据： 配体存在性的决定作用：配体作为“构象选择信号”，可引导AF3优先采样能容纳配体的开放构象；而无配体时，模型倾向于采样能量更低的闭合构象，与蛋白质的天然构象分布一致； 配体类型的调控效应：不同配体可诱导不同构象状态。例如，GluR2蛋白在输入小分子谷氨酸（无法打开隐蔽位点）时，AF3预测为闭合构象；而输入参考配体ATPO（可诱导位点开放）时，预测为开放构象；TEM蛋白与3个氙原子结合时，AF3可预测氙原子在隐蔽位点的重叠结合模式。 这一发现为针对性设计预测策略提供了可能——通过选择合适的配体分子，可定向诱导AF3采样目标构象。 3. 配体结合预测的高准确性与可靠性指标 AF3在配体定位与口袋识别方面表现出高准确性，同时提供了可量化的可靠性评估标准： 口袋识别准确性：14/16的蛋白中，AF3能正确识别隐蔽位点；仅AR和AmpC因模型记忆偏差，将配体错误定位至活性位点（正构位点）； 配体构象准确性：10/16的蛋白中，≥94%的模型配体构象RMSD≤2.5Å（接近实验解析精度），其中Myosin II、GluR2等蛋白的正确构象比例达100%； 可靠性关联：配体的pLDDT分数（局部距离差异测试分数）与构象准确性呈正相关（R²=0.35），高pLDDT模型（>95）的配体定位错误率显著降低。 值得注意的是，MAPK、PDK、Hsp90等蛋白的预测中出现配体与蛋白的空间位阻冲突（Hsp90中占比达80%），且冲突模型的pLDDT分数仍较高，提示AF3对物理约束的建模仍有优化空间。 4. 记忆偏差的改善：相比AlphaFold2的核心进步 AlphaFold2的主要局限在于对PDB中优势构象的“记忆偏差”，导致难以预测小众构象（如隐蔽位点开放构象）。而本研究表明，AF3的记忆偏差降低： 即使PDB中开放构象占比极低（如TEM、Ricin），AF3仍能在配体存在时优先采样开放构象； 在少数蛋白（如BACE、RNase A）中出现轻微记忆偏差，且影响程度低于AlphaFold2。 这一进步源于AF3的扩散模型框架对构象系综的高效采样能力，减少了对单一优势构象的依赖。四、应用价值与技术启示：对药物研发的实质性推动1. 隐蔽位点药物发现的技术赋能 AF3的预测能力为药物研发提供了多维度支撑： 靶点筛选：通过AF3生成的构象系综，可快速识别潜在隐蔽位点，拓展“不可成药”蛋白的成药可能性； 机制研究：揭示配体-构象-位点形成的协同关系，为变构调节机制提供结构基础。 例如，在K-Ras、Hsp90等热门靶点的研究中，AF3可预测小分子结合诱导的隐蔽位点开放构象，为针对这些“难成药”靶点的药物设计提供直接参考。2. 预测策略优化的建议 基于研究结果，提出针对AF3隐蔽位点预测的优化策略： 配体选择：优先使用能诱导隐蔽位点开放的特异性配体，避免构象误判； 多种子采样：通过增加随机种子数量生成足够的构象系综，覆盖配体结合的多种可能模式；3. 现存局限与未来方向 研究同时明确了AF3的应用边界，为后续技术改进提供了方向： 物理约束建模不足：部分模型存在配体-蛋白空间位阻冲突，需整合分子力学力场进行约束优化； 多配体协同预测缺陷：当同时输入活性位点配体与隐蔽位点配体时（如AR的DHT与RB1），AF3难以同时正确定位两种配体； 小众构象采样效率：对于PDB中极少出现的隐蔽位点构象（如AR的开放构象），预测准确性仍有提升空间。 未来，通过整合物理模拟与AI模型、扩大隐蔽位点训练数据、优化多配体建模策略，有望进一步提升AF3的预测性能。五、小结 本研究证了AlphaFold3生成的蛋白质-配体结构系综可以为隐蔽位点的识别提供了可靠工具。使用 AF3 进行广泛采样生成结构集合能够揭示对药物发现有用的隐性口袋。但挑战在于从生成的众多构象中识别那些具有可操作隐性口袋的构象。 文献核心信息 标题：The Influence of Ligands on AlphaFold3 Prediction of Cryptic Pockets 作者单位：波士顿大学生物医学工程系、化学系 文献链接：https://doi.org/10.64898/2026.01.04.697564 代码与数据：https://github.com/J-MLab/af3_cryptic

文 | 环球 编辑 | 小策 阿尔茨海默病这东西，最近有个研究让医学界炸了锅。 波士顿大学的科学家们发现，不管是非裔美国人还是白人，脑子里都藏着同一个"捣蛋鬼"ADAMTS2基因。 这可不是小事，要知道以前大家都觉得这病在不同种族里是两码事。 阿尔茨海默病这几年越来越吓人。 全球患者数量噌噌涨，可治疗手段还是老几样，效果嘛，只能说聊胜于无。 最让人头疼的是，非裔美国人得这病的几率是白人的两倍，以前专家们总把原因往社会经济地位、教育水平这些外部因素上推。 本来想这可能就是不同人群生活环境不一样造成的，后来发现事情没那么简单。 过去研究这病的科学家们有点"偏心"，找来的研究对象大多是欧洲裔白人，非裔美国人的脑组织样本少得可怜。 就像拿一堆苹果研究，却想弄明白橘子的问题，方向从一开始就偏了。 AD研究的种族盲区与波士顿大学的突破性探索 科学研究最忌讳的就是样本单一。 以前研究阿尔茨海默病，欧洲裔白人占了绝大多数样本，导致研究结论可能带着"种族滤镜"。 非裔美国人明明患病率更高，却成了研究里的"透明人"，这种矛盾让医生们很难真正理解他们的发病机制。 如此看来，样本多样性这事真不是小题大做。 不同种族的遗传背景不一样，对疾病的影响可能天差地别。 要想画出完整的疾病图谱，就得把各种"颜色"的样本都放进研究的调色盘里。 波士顿大学这次算是下了血本。 他们联合美国14个阿尔茨海默病研究中心，收集了207名非裔美国人的遗体脑组织样本，其中125名确诊AD，82名认知健康。 这么大的样本量，在非裔AD研究里还是头一回见。 研究方法也挺讲究，他们对着前额叶皮层组织来了个基因表达图谱分析，就像给大脑来了个全身CT。 结果发现，ADAMTS2基因在AD患者大脑里的活跃程度比健康大脑高出1.5倍，在所有差异表达基因里排第一。 这就好比在一堆嫌疑人里，突然发现有个人指纹到处都是。 更绝的是，他们还找了另一项大规模欧洲裔白人脑组织研究对比。 你猜怎么着？ADAMTS2在白人AD患者里也是头号差异表达基因。 这种跨种族的一致性，在AD研究里简直比中彩票还罕见。 ADAMTS2基因的跨种族"共谋"：重新审视AD的风险与机制 以前研究总说不同种族AD致病基因不一样，就算碰上同一个基因，变异位点也常不相同。 波士顿大学生物医学遗传学主任LindsayA.Farrer博士都说，这是头一次在类似研究里发现白人和非裔美国人AD的"头号嫌疑犯"是同一个基因。 这事儿用个比喻就好懂了：好比两辆外观不同、跑在不同路况的车，最后都是因为同一个引擎零件坏了抛锚。 不同种族的AD患者，可能都是被同一个生物学过程给"坑"了。 那ADAMTS2到底是个什么角色？它属于ADAMTS家族，这个家族的蛋白质都是细胞外基质的"装修工"。 大脑里的细胞外基质就像神经元的"生存土壤"，结构好不好直接关系到神经信号能不能传好、突触能不能长好。 现在推测，ADAMTS2太活跃可能不是好事。 它可能把细胞外基质这块"土壤"过度"装修"，不是拆多了就是装错了，结果神经元的生存环境被破坏，突触一个个丢了，认知功能自然就下降了。 当然了，非裔美国人AD风险高，社会因素确实脱不了干系。 医疗资源够不够、生活环境好不好，这些"外在路况"肯定影响疾病。 但ADAMTS2的发现提醒我们，不能光盯着这些表面因素，还得看看大脑深处的"内在引擎"出了什么问题。 科学研究就得这样，既得正视"外在路况"的影响，又得深挖"内在引擎"的毛病，这样才能把AD的风险框架搭完整。 从实验室发现到临床希望，这条路可不算短。 传统AD药物研发有个大问题：要是针对种族特异性基因靶点，搞不好一种药只能救一部分人，这就造成治疗不平等了。 ADAMTS2作为靶点就不一样了，针对它开发的药物可能对不同种族患者都有效。 这不仅能加速新药研发，还能减少治疗资源分配不均的问题。 想想看，以后不管什么肤色的患者，都能用同一种药，这多好。 至于具体怎么治，现在有个初步想法：调节ADAMTS2基因的表达，或者控制它编码的酶的活性，让细胞外基质保持稳定，给神经元一个安稳的"家"。 不过，ADAMTS2从"嫌疑犯"到被"定罪"，还得走不少流程。 科学家们得先在细胞模型里折腾这个基因，看看它对神经元存活、突触结构到底有啥影响。 然后还得在动物模型里验证，看它跟淀粉样蛋白斑块、tau蛋白缠结这些AD特征有啥关系。 最后还得把分子生物学、神经病理学、行为学这些学科的专家凑一块儿，全面解析它在AD发病里的具体作用。 说起来，AD药物研发的历史可不太顺利。 以前针对淀粉样蛋白、tau蛋白的临床试验，失败的案例一抓一大把。 从机制发现到临床应用，中间隔着老大一条鸿沟。 一般来说，新药研发得走这么个流程：先验证靶点，再做动物实验，然后是早期临床试验、后期临床试验，最后上市后还得监测。 每一步都可能碰到科学难题和实际问题。 ADAMTS2研究接下来要走的路也很明确：得弄清楚它在AD病理级联反应里到底排老几，跟其他已知的AD风险基因或病理标志物有啥互动。 这样才能为联合治疗提供依据，不是单靠一种药就能解决问题。 ADAMTS2基因的发现，说它是AD研究的里程碑一点不为过。 这是头一次在AD研究里发现跨种族一致的核心风险基因，直接挑战了以前对AD种族遗传差异的认知，给理解疾病统一病理机制提供了关键线索。 这研究告诉我们，看待AD风险得两只眼睛看问题：一只盯着社会因素，努力消除系统性不平等，减少外部风险；另一只得盯着生物学机制，深入研究那些普遍存在的规律，开发真正有效的治疗手段。 展望未来，ADAMTS2基因的发现给AD治疗带来了新希望。 随着对它功能的深入研究，说不定哪天就能成为跨越种族界限的AD治疗新靶点，推动神经退行性疾病精准治疗时代的到来。 到那时候，不管什么肤色的人，都能平等地享受到科技进步带来的健康福祉。

一个让您更美更好更健康的生命科技平台！ 当山中伸弥教授在 2006 年首次将成体细胞 “逆转时光” 重编程为诱导多能干细胞（iPSC）时，他或许未曾想到，这项后来斩获诺贝尔生理学或医学奖的技术，会在不到 20 年间掀起一场再生医学的革命。iPSC 就像一把 “万能钥匙”，既能无限增殖，又能分化为心脏细胞、神经细胞、胰岛细胞、间充质干细胞、造血干细胞等几乎所有人体细胞类型，彻底打破了传统干细胞来源的局限，为治疗帕金森病、心力衰竭、脊髓损伤、肿瘤等 “不治之症” 打开了希望之门。如今，这一技术已从实验室走向临床一线，2025 年更是迎来爆发式突破，让 “再生生命” 的梦想照进现实。 山中伸弥教授在宣布成功制备诱导多能干细胞（iPS细胞）仅仅六年后的2012年荣获诺贝尔生理学或医学奖。这种出乎意料的快速认可，体现了iPS细胞的巨大影响力和人们的殷切期望。2025 年 iPSC 领域：临床转化全面提速，多款疗法叩响商业化大门 如果说过去十年是 iPSC 技术的 “积累期”，2025 年无疑是它的 “收获期”。 这一年，全球科研团队与企业围绕再生医学与免疫治疗两大主线全力冲刺，多款候选药物递交上市申请，关键临床数据惊艳业界，标志着 iPSC 正式迈入 “从试验到应用” 的关键阶段。 在再生医学领域，帕金森病（PD）治疗赛道率先迎来里程碑。 8 月，日本住友制药与 Racthera 联合提交的 iPSC 衍生多巴胺能神经祖细胞（raguneprocel）上市申请，让全球首款帕金森病 iPSC 疗法有望落地。 其背后的临床数据令人振奋：24 个月随访显示，移植细胞能长期存活并持续分泌多巴胺，4 名患者运动功能评分平均改善 20.4%，僵硬、震颤等症状显著缓解。 国内企业同样表现亮眼，睿健的通用型疗法 NouvNeu001 启动 II 期临床，I 期数据证实其安全性与疗效优势；中盛的 NCR201 更在早发型 PD 患者中实现 “功能性治愈”，部分患者口服多巴胺剂量大幅下降，展现出中国团队的全球竞争力。 心力衰竭治疗也传来重磅消息。日本 Cuorips 公司 4 月提交的 iPSC 心肌片上市申请，有望让全球首款心衰 iPSC 疗法诞生。 而中国艾尔普的 HiCM-188 注射液，作为全球首个中美双 IND 获批的心衰细胞药物，不仅与华润三九达成联合开发协议，更通过 4 年随访数据证实：患者心脏功能持续改善，长期安全性得到验证。 这意味着，未来终末期心衰患者或许无需等待心脏移植，就能通过 “细胞修复” 重获健康。 此外，iPSC 技术在糖尿病、眼科疾病、脊髓损伤等领域的突破同样值得关注。 瑞普的 iPSC 胰岛细胞注射液获批 IND，填补国内 1 型糖尿病细胞治疗空白；拜耳旗下 BlueRock 的感光细胞疗法启动临床，为视网膜色素变性患者带来光明；日本庆应义塾大学的脊髓损伤治疗更让瘫痪患者重新站立，4 名完全瘫痪患者中，1 人实现独立站立，1 人恢复肢体活动，这项登上 Nature 头条的成果，彻底改写了脊髓损伤 “不可逆” 的认知。 在免疫治疗领域，“通用型细胞疗法” 成为核心方向。Fate Therapeutics 的 iPSC-CAR-T 疗法 FT819 在红斑狼疮治疗中，让半数患者实现临床完全缓解，且无严重副作用；其 iPSC-NK 细胞疗法 FT516 更在淋巴瘤治疗中展现 “逆袭” 实力 ，即使是 CAR-T 治疗失败的患者，仍有 42% 实现客观缓解。 国内的 NCR102、Cynata 的 CYP001 等疗法，则在移植物抗宿主病（GvHD）治疗中推进至 II 期临床，为血液病患者保驾护航。细胞库：iPSC 产业化的 “基石”，让精准医疗触手可及 随着 iPSC 疗法逐步走向临床，一个关键问题浮出水面：如何实现规模化、标准化生产，降低成本并避免免疫排斥？iPS细胞库的建立，正是破解这一难题的核心答案。 从技术层面看，细胞库是 “高效生产的蓄水池”。波士顿大学建立的百岁老人 iPS资源细胞库，不仅收录了 100 余份外周血样本，更通过分析发现：百岁老人及其后代的生物年龄比实际年龄年轻 20 岁，这些具有 “长寿基因” 的 iPSC，为衰老相关疾病研究提供了宝贵模型。 而北京大学邓宏魁团队的突破更让细胞库建设如虎添翼，他们首次用化学方法将血液细胞重编程为 iPSC，20 天即可获得数百个克隆，且能利用冻存血、指尖血高效制备。 这意味着，未来血库中的存量血液都能转化为 iPSC，为细胞库提供源源不断的 “原料”。 从临床应用看，iPS细胞库是 “降低排斥的关键”。通过筛选 HLA（人类白细胞抗原）匹配度高的健康供体，细胞库可提供 “通用型 iPSC”，大幅降低免疫排斥风险。 例如，国内多家生物制剂研发企业通过基因编辑技术，在 iPSC 中实现多基因修饰，进一步提升相容性。 这不仅能减少患者对免疫抑制剂的依赖，更能缩短治疗等待时间，无需为每位患者 “定制” 细胞，只需从库中调取匹配细胞，即可快速制备疗法。 从产业价值看，iPS细胞库是 “商业化的加速器”。数据显示，2025 年中国 iPSC 领域融资额突破百亿，头部企业单笔融资超 5 亿元。这些资金中，大量用于产业化准备。 试想，当iPS细胞库覆盖常见 HLA 分型，企业无需重复进行 iPSC 制备，只需专注于分化与质控，就能将疗法成本降低数倍。 正如邓宏魁团队将 iPSC 胰岛细胞移植用于 糖尿病治疗，未来通过细胞库，更多患者能以可负担的价格获得 “治愈级” 治疗，真正实现 “让再生医学惠及大众”。 未来科学大奖获奖人邓宏魁:干细胞领域的魔术师展望未来：2026 年或迎 “首款上市产品”，iPSC 开启健康新纪元 站在 2025 年的尾声，我们有理由相信，2026 年将是 iPSC 行业的 “爆发元年”。随着 raguneprocel、Cuorips 心肌片等领先产品进入审批倒计时，全球首款 iPSC 疗法有望正式诞生。 这不仅是一个产品的上市，更将引爆整个行业，包括生产工艺优化、成本控制、市场教育将成为核心议题，推动 iPSC 从 “小众疗法” 变为 “主流选择”。 技术层面，iPS细胞与外泌体、基因编辑、类器官的融合将催生更多创新。 天津医科大学团队证实，iPSC 外泌体可修复脑出血后的血脑屏障；多个华人团队构建的血管化肺 / 肠道类器官，不仅能模拟器官功能，还能重现疾病机制，为药物筛选提供 “人体模型”。 未来，或许我们能通过 “类器官移植” 治疗肺纤维化，利用 “iPSC 外泌体” 修复神经损伤，让再生医学的边界不断拓展。 中国力量的崛起更值得期待。从邓宏魁团队的化学重编程技术，到全球多中心临床和iPS细胞建设项目，中国企业已从 “跟跑” 变为 “并跑”，部分领域甚至实现 “领跑”。 随着政策支持加码、资本持续聚焦，未来 3-5 年，中国有望成为全球 iPSC 产业化的核心阵地，为世界贡献 “中国方案”。 从山中伸弥的诺奖突破，到如今瘫痪患者站立、心衰患者康复，iPSC 技术用不到 20 年的时间，证明了人类对抗疾病的无限可能。 它不仅是一项技术，更是一份 “改写健康蓝图” 的承诺。未来，我们或许能通过细胞修复心脏、再生神经元、重置免疫系统，让衰老与疾病不再成为生命的 “枷锁”。 正如那句充满希望的预言：“当干细胞技术成熟时，人类的生命将不再受限于器官衰竭。” 而 iPSC，正是通往这一未来的必经之路。 2025 年的曙光已现，2026 年的辉煌值得期待，让我们共同见证，这场属于全人类的健康革命！ END 点分享 点收藏 点在看 点点赞 ▼ 往期资讯回顾 ▼ BBOSS医学 生命传承 生生不息 注：我们致力于保护版权，本文内容来源于网络整理，部分图片来源于网络，版权归原作者所有，如涉侵权，请联系后台删除，谢谢。