蛋白质设计研究所

它是什么

蛋白质设计研究所（Institute for Protein Design，简称 IPD）是设在西雅图华盛顿大学的一家研究机构。它于 2012 年 4 月 13 日成立，公开的使命是创造新的蛋白质，用来应对医学、技术和可持续发展方面的难题。^[1] 研究所由 David Baker 创办，他也担任所长。^[1]

蛋白质设计与结构预测的方向正好相反。天然蛋白质是一条氨基酸链，链会折叠成特定的三维形状，而形状在很大程度上决定了它能做什么：抓住哪些分子、加快哪些反应。设计蛋白质就是反过来选一条氨基酸序列，让它折叠成你想要的样子，去做现有蛋白质做不了的事。研究所的基本判断是，这件事如今既属于生物学问题，也同样是计算问题，所以它的工作与机器学习、软件开发紧紧绑在一起。

有哪些人在做

研究所自称把生物学家、计算机科学家和其他领域的研究者聚在一起。^[1] 其网站的结构化数据中列出 250 至 300 名雇员，覆盖教职人员、职员、转化研究者和受训人员。^[1] 核心研究实验室由 Baker、Bhardwaj、DiMaio 和 King 领导。^[1]

研究方向

研究所列出的研究领域包括深度学习、酶、肽、微型结合蛋白（minibinder）、分子器件、药物递送、纳米材料和膜蛋白。^[1] 这份清单把方法和对象混在一起：深度学习是计算工具；酶是催化化学反应的蛋白质；微型结合蛋白是人为设计的小型蛋白质，用来牢牢贴住选定的目标；膜蛋白嵌在细胞膜上，研究起来困难，却在信号传递和物质运输中处于中心位置。其网站把工作分成四块：研究、转化、软件和负责任的人工智能。^[1]

从实验室到公司

研究所称已创办十余家衍生公司，这些公司合计融资超过 20 亿美元。^[1] 它同时表示，作为非商业机构，自己从这些商业活动中获得的直接收益极少或没有。^[1] 衍生公司是一条通道：在实验室里有效的设计蛋白质，经由公司变成能送到使用者手里的药物或材料，而学术机构本身则专注于研究，把商业牵连控制在有限范围内。

结构预测与 RoseTTAFold

研究所最广为人知的成果之一不是蛋白质，而是软件。RoseTTAFold 是一个三轨（three-track）结构预测网络，它是在研究所的一个实验室里开发出来的。^[2] 结构预测的输入是蛋白质的氨基酸序列，输出是它将折叠成的三维形状；形状决定了蛋白质的行为，知道形状是理解或重新设计这个分子的起点。一个能准确预测结构、并且任何研究者都能使用的工具，会改变实验室能够尝试的事情，因为它把原本需要多年实验的工作换成了一次计算。

它自己的说法

研究所把世界首个计算设计的疫苗记在自己名下。^[1] 这项声明，加上衍生公司和预测软件，构成了它的自我陈述：从零设计蛋白质不再只是设想，而是一条通向产品的路径——疫苗、结合蛋白、酶和材料，先由计算得出，再交给实验检验。