通过化学、生物和人工智能的融合，匹兹堡大学医学院的科学家们开发了一种异常快速有效的方法来发现微小的抗体片段，这些抗体片段有很大的潜力发展成为治疗致命疾病的药物。

这项技术今天发表在该杂志上，与皮特团队用于从骆驼身上提取微小的SARS-CoV-2抗体片段的过程相同，这种抗体片段可能成为人类可吸入的COVID-19治疗方法。这种方法有可能快速识别针对病原体不同部位的多种有效纳米体，从而阻止变异。

Shi和他的团队专注于寻找纳米体，这是由骆驼和其他骆驼类产生的抗体的小而高度特异性的片段。纳米体特别有吸引力，因为它们易于生产和生物工程。此外，它们具有很高的稳定性和溶解度，可以雾化吸入，而不是像传统抗体那样通过静脉输注给药。

通过给美洲驼注射一种病原体，它的免疫系统会在大约两个月内产生大量成熟的纳米体。接下来的问题是梳理出哪些纳米体最能中和病原体，并且最有希望发展成人类的治疗方法。

这就是Shi的“高通量蛋白质组学策略”发挥作用的地方。

施说:“使用这项新技术，我们通常可以在几天内从免疫的羊驼血清中识别出成千上万种不同的、高效的纳米体，并调查它们的某些特征，比如它们与病原体结合的地方。”“在这种方法之前，鉴定高亲和力纳米体是极具挑战性的。”

在提取了富含成熟纳米体的美洲驼血液样本后，研究人员分离出那些与病原体感兴趣的目标特异性结合的纳米体。然后，这些纳米体被分解，释放出每个纳米体独有的小“指纹”肽。这些指纹肽被放入质谱仪中，这是一种测量它们质量的机器。通过了解它们的质量，科学家们可以计算出它们的氨基酸序列——决定纳米体结构的蛋白质组成部分。然后，从氨基酸开始，研究人员可以回溯到DNA——构建更多纳米体的方向。

同时，氨基酸序列被上传到装有人工智能软件的计算机上。通过快速筛选大量数据，该程序“了解”哪些纳米体与病原体结合最紧密，以及它们与病原体结合的位置。在目前大多数可用的COVID-19治疗方法中，这是刺突蛋白，但最近已经清楚的是，刺突上的一些位点容易发生突变，从而改变其形状并允许抗体“逃逸”。Shi的方法可以选择在尖刺上的结合位点，这些位点在进化上是稳定的，因此不太可能允许新的变异通过。

最后，构建最有效和最多样化的纳米体的方向可以输入到细菌细胞的大桶中，这些细菌细胞就像微型工厂一样，与生产传统抗体所需的人类细胞相比，生产出数量级更多的纳米体。细菌细胞在10分钟内翻倍，有效地使纳米体加倍，而人类细胞需要24小时才能做到这一点。

“这大大降低了生产这些疗法的成本，”施说。

Shi和他的团队认为，他们的技术可能不仅仅有助于开发针对COVID-19的治疗方法，甚至有助于下一场大流行。

施说:“高效和特异的纳米体的潜在用途是巨大的，它们可以快速而廉价地识别出来。”“我们正在探索它们在治疗癌症和神经退行性疾病方面的应用。我们的技术甚至可以用于个性化医疗，开发针对其他所有抗生素都无效的突变超级细菌的特定治疗方法。”