【科普园地】AI赋能蛋白质工程:北京引领精准设计与产业转化新革命

蛋白质是生命活动的核心执行者，也是生物医药、工业制造、农业环保等领域创新的核心载体。传统蛋白质工程依赖经验试错，周期长、成本高、成功率低。如今，人工智能技术的突破性进展，彻底重构了研发范式，实现从”试错探索”到”数据驱动+理性设计”的跨越。

北京作为全国科技创新中心，汇聚了顶尖科研机构、创新企业与产业资源，在AI蛋白质工程领域形成了从基础研究到产业转化的完整创新链条。本文系统梳理该领域的核心进展、北京地区创新成果与未来趋势。

AI技术实现了原子精度、高通量、低成本的蛋白质结构预测，将解析周期从1-2年缩短至数小时，成本降低90%以上。

• 北京智源研究院开发OpenComplex2，自主可控的全原子生物分子模型，性能达到国际领先水平

• 昌平实验室RibbonFold方法，首次系统性预测淀粉样蛋白构象多态性，为阿尔茨海默病研究提供新窗口

• 全球超90%生物医药企业已将AI结构预测纳入标准研发流程

AI生成式模型实现了”从无到有”的蛋白质定制设计，开启”设计生命”新时代。

• 中科院遗传发育所高彩霞团队开发AiCE通用方法，无需训练专属模型即可高效进化蛋白质，性能比国际模型提升36%-90%

• 北京分子之心发布全球首个产业级AI蛋白质生成大模型达尔文，只需生成几十个分子就能获得理想候选

• 已成功设计出新型抗菌肽、生物农药、高强度生物材料等功能蛋白

AI+定向进化融合技术，将筛选效率提升10-100倍，周期缩短70%以上。

• 昌平实验室”天工”抗体设计模型，使抗体表达量提升5-10倍，生产成本降低20%-30%

• 天鹜科技联合金赛药业，AI改造耐碱蛋白酶，耐碱性提升4倍，每年节省千万元成本

• 国内已有8个产业项目采用蛋白质大模型技术，平均成功率达70%

• 顶尖科研集群：中科院、北大、清华、智源研究院、昌平实验室等提供强大技术支撑

• 创新企业集聚：中关村生命科学园、科学城集聚分子之心、星亢原生物、水木分子等一批领军企业

• 算力与平台支撑：中科曙光6万卡AI4S集群，将蛋白质折叠模拟速度提升3-6个数量级

尽管取得显著进展，但仍面临高质量功能数据不足、模型可解释性差、实验验证成本高等挑战。

未来，AI蛋白质工程将向三个方向发展：

1. 从专用模型走向通用生物基础模型

2. AI+机器人闭环实验室普及，实现全流程自动化

3. 从分子尺度扩展至细胞、组织尺度的跨尺度建模

北京生物工程学会将继续发挥桥梁纽带作用，促进产学研深度融合，推动AI蛋白质工程技术创新与产业转化，为我国生物工程产业高质量发展贡献力量。

本文由AI辅助生成

参考文献

[1] DeepMind. AlphaFold3: an unprecedented opportunity for fundamental research and drug development[J]. Protein & Cell, 2024, 15(11): 817-830.

[2] AI-Driven Enzyme Engineering: Emerging Models and Next-Generation Biotechnological Applications[J]. Molecules, 2026, 31(1): 45.

[3] Anne Trafton. New AI model could cut the costs of developing protein drugs[EB/OL]. MIT News, 2026-02-16.

[4] 分子之心联合多机构. AI设计蝎毒素杀虫效力翻倍[J]. Nature Communications, 2026, 17(1): 1-12.

[5] 国家自然科学基金委员会. 我国学者在超稳定蛋白质设计领域取得进展[EB/OL]. 2025-11-25.

[6] 北京智源人工智能研究院. 生物大分子结构预测模型OpenComplex发布[EB/OL]. 2025-06-27.

[7] 北京市科学技术委员会. 京企研发蛋白质生成大模型落地[EB/OL]. 2024-07-15.

[8] 昌平实验室. RibbonFold揭示淀粉样蛋白多态结构的奥秘[EB/OL]. 2025-04-17.

[9] 昌平实验室. 基于昇思MindSpore打造抗体设计模型”天工”[EB/OL]. 2026-04-25.

[10] 北京大学化学与分子工程学院. 来鲁华团队开发了同时提高活性与稳定性的AI蛋白设计新方法[EB/OL]. 2025-10-16.

[11] 北京市科学技术委员会. 中国科学院遗传与发育生物学研究所开发基于人工智能的通用蛋白质工程方法[EB/OL]. 2025-07-09.

[12] 人民网. 用AI设计蛋白质 满足”定制”需求[EB/OL]. 2025-05-17.

[13] 中科曙光. 全栈自研AI4S集群颠覆新药研发[EB/OL]. 2026-04-24.

[14] 基因组蛋白质组与生物信息学报. 2025年度”中国生物信息学十大进展”评选结果[EB/OL]. 2026-03-23.

本文章由

北京生物工程学会编辑发表

感谢您的阅读！

更多资讯可扫描下方二维码关注本公众号！