創造合成蛋白質是一個很有前途的研究方向，但是我們能否在大自然的藍圖上走捷徑，製造出更有效的版本？加州大學伯克利分校的科學家們發現，更簡單的合成構件組合可以製造出與真品一樣有效的蛋白質替代品，在某些情況下甚至比真品更好。

儘管存在數百種氨基酸，但自然選擇已經挑選了20種在地球上每個生物體中都能找到的氨基酸。這套核心物質組合成數十萬種不同的變化，創造出你體內的每一種蛋白質。

近年來，科學家們一直在嘗試創造人工蛋白質，在治療阿爾茨海默氏症和瘧疾等疾病方面取得了進展。這些通常是通過試圖複製自然界在數十億年中所形成的複雜結構和配方來製造的–但這真的是最有效的方法嗎？

在加州大學伯克利分校的研究中，科學家們研究了更簡單的合成替代品。首先，他們在一個約有6萬種天然蛋白質的數據庫中訓練人工智能係統。然後，人工智能的任務是找出如何從僅有的幾個”構件”–目前在塑料中使用的單體–重新創造蛋白質的特定屬性和功能。

該團隊發現，人工智能可以選擇正確的單體數量、類型和排列方式，而不是使用天然蛋白質中的所有20個氨基酸，只用兩塊、四塊或六塊構件就能重新創造出功能正常的蛋白質。他們把他們的蛋白質替代品稱為隨機異構聚合物（RHPs）。

在一項實驗中，研究人員利用RHPs創造了一種人工血漿，這種RHPs被特別設計用來溶解和穩定血液中的天然蛋白質生物標誌物。這種液體不僅可以在不冷藏的情況下保存它們，而且還能通過幫助蛋白質在更高的溫度下存活，設法改進天然的東西。

雖然這聽起來像是走捷徑會導致劣質產品，但該團隊表示，這項技術是為了去除非活性的”垃圾”，這些垃圾在經過數十億年的試驗和錯誤之後在蛋白質中積累起來。

該研究的主要作者Ting Xu說：”大自然並不像我們在實驗室裡那樣做很多自下而上的、分子的、精確驅動的設計。大自然需要靈活性，以達到它的目的。大自然不會說，讓我們研究這種病毒的結構並製造一種抗原來攻擊它。它要表達一個抗原庫，並從那裡挑選出一個有效的抗原。”

重要的是，人工塑料RHPs與生物系統一起工作，不會造成麻煩。在另一項測試中，研究人員創造了人工細胞液，即細胞內的液體，並發現天然蛋白質生產的核醣體繼續照常工作，甚至在人工液體中也是如此。

Xu說：”基本上，所有的數據表明，我們可以使用這種設計框架來產生聚合物，以至於生物系統將無法識別它是一種聚合物還是一種蛋白質。我們基本上愚弄了生物學。整個想法是，如果你真的設計它並將你的塑料作為生態系統的一部分注入，它們應該表現得像蛋白質。如果其他蛋白質喜歡，’好吧，你是我們的一部分’，那麼這就沒問題。”

雖然還有很多工作要做，但該團隊表示，RHPs最終可以幫助製造出更多的生物相容性材料，如植入物，或更好的藥物輸送系統。

該研究發表在《自然》雜誌上。