近日，一支研究團隊將他們的專業知識編碼成了一款名為“ Foldit ”的電腦游戲，使每個普通人都可能成為成功設計全新人造蛋白質的“科學家”。這項合作的初步成果發表在近日的 Nature 雜志上。華盛頓大學醫學院蛋白質設計研究所領導了這項多機構合作的研究。華盛頓大學醫學院生物化學教授、蛋白質設計研究所所長 David Baker 是本文的共同通訊作者，他表示，有可能存在的蛋白質比宇宙中的原子還多，現在任何人都可以來幫助一起探索這個具有廣闊可能的“宇宙”，十分令人興奮。“游戲玩家們想出的分子所呈現的多樣性非常驚人，”本文第一作者、蛋白質設計研究所博士后研究員 Brian Koepnick 說。“這些新的蛋白質絕不比博士水平的科學家制造的東西差。”

Foldit 創建于 2008 年，其目的是將蛋白質研究“游戲化”。蛋白質是存在于生物體每個細胞內的基本生物分子，其復雜的三維結構令它們具有多種多樣的功能，包括消化、傷口愈合、自身免疫等等。通過玩游戲，Foldit 玩家已經幫助確定了 HIV 相關蛋白的結構，以及提高了一些酶的活性。然而在此之前，Foldit 玩家只能“玩”自然中存在的蛋白質，沒有辦法設計新的蛋白質。本研究共同通訊作者，美國東北大學計算機科學學院助理教授 Seth Cooper 表示，長期以來，設計自然界中不存在的全新蛋白質一直是設計 Foldit 的目標，現在這一系列新的結果表明這并非不可能。那么，游戲玩家能創造出下一個重磅藥嗎？研究人員將生化知識編碼到游戲中，設計出了 Foldit 蛋白質設計平臺。在現實中按照預期折疊起來的蛋白質分子會在 Foldit 里得分越高。研究人員表示，他們并沒有給 Foldit 玩家上過任何課，也沒讓他們讀任何材料，只是調整了多年以來使游戲運行的代碼。科學家們在實驗室中測試了由 Foldit 玩家設計的 146 種蛋白質，其中 56 種可以穩定存在。這一發現表明，游戲玩家設計出了逼真的蛋白質。研究人員收集了其中 4 種新蛋白分子的大量數據，用來證明這些分子與他們所設想的結構一致。

創造新的蛋白質，有點像試圖用比人類頭發細一百萬倍的繩子打一個從未見過的結。到目前為止，只有一小部分專家對生物分子的扭曲和旋轉方式有深入的了解。他們大多數使用自動化的分子設計算法，但其中大多數設計算法失敗的次數遠比成功的次數多得多。本研究共同通訊作者、麻省大學達特茅斯分校計算機科學助理教授 Firas Khatib 說，“我們一直在嘗試優化算法，但其實有人的參與才是關鍵，實際上，使用 Foldit 設計的過程中，玩家甚至發現了我們最先進的蛋白質設計方法。”蛋白質設計是一門新興學科。在過去的五年里，蛋白質設計研究所的專家和他們的同事已經創造出了能夠刺激免疫系統對抗癌癥的全新蛋白質，以及其它可以作為疫苗的候選蛋白質。今年 4 月，蛋白質設計研究所通過 TED 組織的慈善合作項目 Audacious Project獲得了 4500 萬美元的資金承諾，用于設計基于蛋白質的疫苗、藥物和材料。