成立仅4个月的中国公司,如何做出全球领先的全原子生物基础大模型?

一、在多肽与RNA等多数评测项

1、在多肽与RNA等多数评测项

在AI制药这条赛道上,很少有公司敢在成立四个月的时候就交作业。

这家今年才在深圳南山落地的公司,刚刚首次发布了自研的通用生物分子基础模型Melo-1 Preview。

在蛋白 – 多肽、蛋白 – 小分子等复杂分子结构预测任务上,Melo-1在多个公开Benchmark中刷新了SOTA指标;

在多肽、小分子、抗原抗体、RNA等多数评测项上,成绩已经超过AlphaFold3。

Melo-1 preview版本在Protein-peptide和Protein-ligand场景上绝对领先

2、多肽也因此成为整个制药行业最受关注

过去两年,以GLP-1为代表的多肽药物几乎凭一己之力重新点燃了全球代谢药物市场,多肽也因此成为整个制药行业最受关注的赛道之一。

但从计算的角度看,肽恰恰是最具挑战的一类分子。

它处在小分子和蛋白质之间的 “中间尺度”:一方面具有小分子所没有的序列和化学多样性,另一方面又具有显著的构象柔性。

很多典型小分子的构象自由度相对有限,而折叠好的蛋白质通常能够形成相对稳定的三维结构;

相比之下,一段短肽,尤其是环肽,在溶液中往往并不存在唯一的静态构象,而是由多个低能构象组成一个动态的构象系综,并在不同构象之间持续转换。

二、而是要理解一个分子可能存在的整个构象空间

这也意味着,环肽的计算设计不能简单理解为 “找到一个正确的三维结构”,而是要理解一个分子可能存在的整个构象空间,以及这些构象如何与靶点结合,并进一步影响稳定性、通透性和药代动力学等成药性质。

这正是当前主流模型的失效区。

以AlphaFold3为代表的全原子模型,在常规单体蛋白和普通蛋白 – 蛋白复合物上已经相当成熟,但一旦换成高自由度的多肽复合物,精度不足、泛化性差的问题立刻暴露。

Melo-1切的就是这一刀:对蛋白 – 肽复合物的三维结构及原子级相互作用做精准建模。

一个多肽能不能精准结合靶点,本质上取决于它在三维空间中的原子级相互作用 ——结合界面的形状是否互补、氢键网络是否合理、疏水作用是否匹配,以及多种非共价相互作用能否协同形成稳定的结合。

这些相互作用最终都发生在原子尺度,而序列本身无法直接显式描述这些复杂的三维空间关系。

用深旋科技创始人张肖男( Mandy)的话说,设计目标正在从“生成一条合理的蛋白质序列”,进一步转向“设计一个能够在靶点表面形成正确原子级相互作用的功能分子”。

所以,Melo -1的价值不只是把某一个结构预测指标再往上推几个点,更重要的是,它为AI进一步进入大分子药物设计提供了一层关键的结构基础设施。

1、上层的生成与优化就很难形成有效闭环

结构基础不够可靠,上层的生成、筛选和优化就很难真正形成有效闭环。

地基不牢,上面所有的生成、筛选和优化,都可能只是空中楼阁。

除了精度,这次还有一个不太被外界讨论、在真实项目里却极其要命的指标:结构的合法性( Validity )。

现在有些模型在公开评测集上分数很漂亮,但把生成的结构真正拿出来检查,会发现原子之间存在不合理的空间冲突,甚至出现明显偏离物理化学规律的键长和键角。

这样的结构即使在榜单上能够取得高分,也未必对应真实世界中合理、可实现的分子结构。

拿这样的结果直接进入湿实验,很可能就是白跑一趟 ——合成成本、实验时间和人力投入最终都会被浪费,而药物研发最昂贵、也最难规模化的环节之一,恰恰就是湿实验验证。

因此,Melo-1在算法架构设计之初,就将更严格的物理与化学约束纳入模型设计,使模型不仅关注预测或生成结构的评分,也关注结构本身是否满足基本的几何与物理化学合理性。

PDB ID 8v3s上Melo-1展现出良好的合法性能力

还有一个容易被忽略、却直接决定长期竞争的细节:通过极致的工程优化,Melo-1在同等参数条件下性能更优。

三、深旋要花的训练成本更低

1、深旋要花的训练成本更低

这意味着达到同样效果,深旋要花的训练成本更低。

在一个迭代速度按月计算的领域里,单位算力能换来多少性能,直接决定了一家公司能跑多少轮、能试多少条路。

核酸和抗体场景Melo-1 preview版本提升显著,模型潜力凸显

答案在团队。

据深旋科技介绍,核心成员曾凭借底层AI技术攻克10余个GPCR ( G蛋白偶联受体)等世界级高难度靶点,并拿到过高活性多肽分子的湿实验真实验证。

GPCR是当今药物最重要的靶点家族之一,也是出了名的难做。

能在这个家族上啃下十几个靶点,交付了高亲和力分子且具备高成功率结果,是实打实的产业战绩。

为了更深入了解深旋科技,我们找到了深旋的创始人张肖男并且和她聊了聊。

话题从全原子模型和序列模型的路线之争开始,一路谈到抗体与环肽各自卡在哪里、非天然氨基酸为什么至今是个难题、AI到底能不能替代传统药物研发流程,最后落在一个挺意外的答案上 —— 她说,深旋的长期竞争力是无知者无畏。

Q:全原子结构模型(比如AlphaFold3 )和蛋白序列模型(比如ESM ),差别在哪?

以ESM为代表的蛋白质语言模型,主要从海量天然蛋白序列中学习序列的统计规律和语言表征。

它们在序列表征、突变效应预测、序列生成这些任务上有显著优势。

但药物分子的功能,最终建立在原子尺度的三维相互作用之上 —— 氢键、盐桥、疏水作用、π-π 相互作用、范德华力、形状互补等,这些复杂的空间关系无法仅靠序列本身直接、显式地描述。

张肖男:不一定。更准确地说,做药不是所有问题都必须走全原子,但如果AI要真正参与大分子药物的设计,全原子是很难绕开的。

2、序列模型已经能够做得非常好

过去我们更多是在序列层面做设计,比如生成一条 “看起来合理”的蛋白质序列,或者预测一个突变会不会影响蛋白质的性质。

这些任务,序列模型已经能够做得非常好。

但到了真正的药物设计阶段,问题会变成:这个分子到底能不能以正确的方式和靶点结合?

这时候决定成败的,往往不是序列本身,而是原子在三维空间里怎么排列、怎么接触。

一个氢键差几埃、一个侧链的朝向发生变化、一个疏水口袋有没有被正确填充,都可能让一个候选分子从 “能结合”变成“完全不能结合”。

所以我们认为,序列模型解决的是 “分子是什么”,而全原子模型进一步解决“分子为什么能发挥作用”。

所以,全原子不是终点,而更像是AI从“理解分子”走向“设计分子”的一层底座。

张肖男:不能这么说。结构预测做得好,是药物设计的重要基础,但它本身并不等于药物设计。

真正的药物设计,问题恰恰反过来了 —— 我们不是只想知道一个分子长什么样,而是希望从目标出发,反过来设计一个满足特定功能和性质的分子。

这中间还隔着很多环节:分子生成、结构预测、结合能力和选择性评估、可开发性评估,以及最关键的实验验证。

实验结果回来以后,还要把这些信息重新反馈给模型,继续生成和优化。

所以我们真正想构建的,不是一个单纯的结构预测模型,而是一个 “生成 → 结构预测 → 性质评估 → 实验验证 → 再生成”不断迭代的闭环系统。

结构预测模型的精度和泛化能力,决定了这套系统能够看到多清楚、判断多准确,是非常重要的底层能力;但它只是基础,而不是终点。

张肖男:全原子基础模型在抗体结构预测上已经取得了长足进步,但从 “预测结构”到“设计可成药抗体”之间,依然存在明显的断层。

因为抗体设计不是一个单一目标优化的问题,而是一个典型的多目标设计问题。

四、即使模型能够准确预测出某一个环肽构象

1、你要找到正确的表位( epitope

首先,你要找到正确的表位( epitope),决定抗体到底应该攻击靶点的哪个位置;

然后要让CDR,尤其是高度可变的CDR3,形成合适的构象,并以正确的结合模式识别靶点。

在此基础上,还要同时优化亲和力、选择性和功能。

所以抗体设计真正要解决的,不是 “能不能设计出一个能结合靶点的抗体”,而是能不能同时满足一系列相互耦合的结构、功能和成药性约束。

这也是为什么我们认为,从结构预测走向真正的抗体设计,中间还需要一个完整的生成 —评估—实验验证—反馈优化体系。

环肽不是一个 “缩小版的蛋白质”。它的分子空间,不仅由序列决定,还同时受到环化拓扑、立体化学、非天然氨基酸以及各种化学修饰的影响。

更关键的是,很多小环肽在溶液中并不存在唯一的静态构象,而是处于一个不断动态变化的构象系综( conformational ensemble)之中。

而不同构象,可能对应完全不同的生物学行为:它会影响环肽如何与靶点结合,也会进一步影响稳定性、通透性以及药代动力学( PK)。

所以,即使模型能够准确预测出某一个环肽构象,也不意味着我们就完整理解了这个分子。

真正需要理解的,是它在真实环境中可能存在的一组构象,以及这些构象之间的动态平衡。

当序列、化学组成、环化拓扑和构象自由度同时展开之后,我们面对的就不再只是传统意义上的 “20种天然氨基酸组成什么序列”,而是一个高度复杂的多维分子空间。

如何让AI在这样巨大的序列、化学、拓扑和构象空间中主动,并最终生成真正具有结合能力、功能和成药价值的环肽,是目前非常有挑战、但也非常值得突破的问题。

张肖男:抗体的瓶颈,更接近于 ” 从正确结构走向可开发分子 “;环肽的挑战,则延伸到了 ” 如何让AI理解并驾驭复杂的非天然化学与构象空间 “。

Q:外界常说AlphaFold3不支持非天然氨基酸,这个说法准确吗?

平心而论,AF3-like模型已经可以通过修饰残基、化学组分(CCD)、SMILES、共价键等方式,对相当一部分非天然化学实体进行表示和建模。

所以,简单地说 “AlphaFold3不支持非天然氨基酸”,是

来源: 创业邦-投资频道
产业标签 AI中国/大模型与AI Agent
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