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发表于 昨天 20:33 | 查看: 2| 回复: 0

近日,来自中国的 AI 制药公司觅深知源(Molence Bio)发布了其首个生物分子基础模型 Mol-1,在基础结构预测、超大复合物组装和纳米抗体从头设计等方面取得了令人瞩目的成果,其中:

  • 抗体-抗原结构预测评估:Mol-1 追平了前沿闭源模型,达到 75%,与 DeepMind 孵化公司 Isomorphic Labs 的闭源模型 IsoDDE 的成功率相当,远超其他开源模型。在多肽、小分子、分子胶等重要药物模态的预测中,也全面领先于开源模型。
  • 超大复合物组装任务:基于 Mol-1 的长时运行智能体使用单张 NVIDIA H20 GPU,在评估的 10 个大型复合物中,有 9 个案例优于 Anthropic 此前报告的对应结果;后者曾使用配备 8 张 B300 GPU 的节点探索超大体系预测。
  • 纳米抗体从头设计任务:基于 Mol-1 早期版本开发的内部抗体设计平台,在包括 4 个 GPCR 在内的 17 个靶点上均获得结合候选,单个靶点的结合命中率最高达到 63%;针对 BCMA 的 30 个候选中,最高亲和力达到 43 pM;单轮实验反馈后,4-1BB 激动抗体设计的第二轮功能命中率达到 85%;成功设计出 GPCR 拮抗抗体;并按需设计出可交叉结合序列一致性仅为 54% 的蛋白抗原的 VHH。

Mol-1 目前已经在 GitHub 上公开了源代码和模型权重,并提供了在线网页服务。

开源代码:github.com/molence/Mol-1
在线试用:lab.molence.com

Mol-1 生物分子基础模型宣传图

抗体-抗原结构预测打平 Isomorphic Labs

Mol-1 使用单个模型,即可预测抗体-抗原、蛋白质-多肽、蛋白质-小分子及分子胶等多种复合物。在本次评估的多个药物模态上,Mol-1 均显著领先于其他开源模型。

在 FoldBench-AB 抗体-抗原测试集上,Mol-1 的成功率达到 75.0%,与 Isomorphic Labs 开发的 IsoDDE 技术报告公布的 75.6% 相当;加入表位约束后,进一步提升至 88.3%(Mol-1 Constraint)。

为了考察结果对随机种子选择的敏感性,Molence 还分析了从 32 个种子中选取的全部 201,376 个五种子组合。其中,62.22% 的组合达到至少 75% 的成功率,17.85% 的组合超过 76%。

Mol-1 FoldBench-AB 种子组合成功率分布

作为通用的生物分子基础模型,Mol-1 在小分子、多肽和分子胶等更多药物分子相关任务上的评测中,每一类均为开源模型的最优水平,尤其在分子胶预测任务上优势更为明显。

分子胶能够诱导或稳定蛋白质间的相互作用。对于这类具有挑战性的三元复合物体系,Mol-1 在高同源性子集上的预测成功率达到 74.6%,远高于第二名的 40.7%。

Mol-1 多模态复合物结构预测性能评估

在蛋白质-多肽复合物预测任务上,Molence Bio 构建了 MolBench-Peptide-26,覆盖 2026 年前三季度公布的 150 个 PDB 条目中的 172 个相互作用界面簇。

在 DockQ > 0.23、> 0.49 和 > 0.80 三个阈值下,Mol-1 的预测成功率分别达到 88.8%、77.3% 和 54.1%,均超过了其他开源模型。

在最严格的 DockQ > 0.80 阈值下,Mol-1 的成功率为 54.1%,表现最好的无约束对照模型为 52.3%;Mol-1-constraint 则将成功率进一步提升至 60.2%,展现出对多肽结合界面的高精度建模能力。

MolBench-Peptide-26 蛋白质多肽复合物预测成功率

超大复合物组装超越 Anthropic

超大蛋白质复合物的结构预测,是当前结构预测模型最具挑战性的任务之一。

这类复合物通常由几十甚至上百条蛋白质链组成,包括蛋白酶体、p97 等与肿瘤研究密切相关的重要分子机器。随着复合物规模增加,模型不仅需要准确预测局部相互作用,还需要保证数百条链在三维空间中的正确组装,对结构预测能力提出了极高要求。

在 Anthropic 此前发布的工作中,曾使用 8 张 B300 GPU 来预测大型分子复合物,最大准确预测规模为大约一万个氨基酸。但当体系扩大至约 3.1 万至 7 万残基时,在这 7 个体系中均未能准确预测整体结构。

针对这一挑战,Molence Bio 构建了一套长时运行的智能体,将生物学知识带入建模过程,组织 Mol-1 结构预测与自动化组装,并根据中间结果持续调整策略。在 10 个大型复合物的评估中,有 9 个预测结果超越 Anthropic 此前报告的结果,其中 8 个复合物的 TM-score 达到 0.9 以上。

最大的成功预测体系达到 6 万氨基酸残基、120 条蛋白质链,TM-score 高达 0.997(最高为 1),规模为 Anthropic 此前最大准确预测对象的 6 倍。更重要的是,整套工作流仅使用单张 NVIDIA H20 GPU,算力需求大幅降低,研究者不需要最先进的 GPU 即可完成相关工作。

Mol-1 超大复合物结构预测案例

基于 Mol-1 的功能纳米抗体从头设计

Molence Bio 使用 Mol-1 的早期模型版本,开发了内部的抗体从头设计平台,并在内部实验室对设计分子进行了实验验证。在测试的 17 个靶点上均获得结合候选,单个靶点的结合命中率最高达到 63%。

Mol-1 纳米抗体设计靶点覆盖与结合命中率

针对来自 13 个靶点的 30 个 VHH-Fc 候选,系统评估了疏水性、热稳定性、自相互作用及非特异性结合等关键生物物理性质。其中 23 个候选满足了至少三项筛选标准,13 个靶点中有 12 个获得至少一个满足要求的候选分子,显示出优良的后续开发潜力。

VHH-Fc 候选生物物理性质筛选

BCMA:30 个候选中获得亲和力达 43 pM 的 VHH

BCMA 是多发性骨髓瘤治疗中的重要靶点,已广泛应用于 TCE 和 CAR-T 的开发。

Molence Bio 从头设计了 30 个 VHH 候选,其中 12 个可与 BCMA 结合,最优候选在 SPR 实验中测得的 KD 为 43 pM。团队还进一步测试了设计的 VHH 对细胞表面 BCMA 的识别能力,EC50 最低达到 0.16 nM,显著低于对照 belantamab 的 4.1 nM。

BCMA 靶向 VHH 的 SPR 结合动力学与细胞结合

4-1BB:实验反馈让功能命中率从 7% 跃升至 85%

利用 Mol-1,Molence Bio 还设计了针对 4-1BB 的激动型 VHH,希望通过抗体结合激活这一重要的免疫共刺激受体。

在首轮设计中,30 个候选中有 2 个表现出激动活性,其细胞激活 EC50 分别为 0.05 nM 和 0.22 nM,均低于同一实验中 Utomilumab 对照的 0.43 nM,显示出较强的受体激活活性。

4-1BB 激动型 VHH 结合与激活活性

更值得关注的是,团队仅经过一轮实验反馈,第二轮 60 个设计中有 51 个表现出功能活性,功能命中率从首轮的约 7% 大幅提升至 85%。

这一结果表明,Molence Bio 的抗体设计平台可以通过实验反馈持续优化,将结构预测、抗体设计与实验验证结合成高效的迭代闭环。

4-1BB 抗体设计实验反馈迭代结果

靶向 GPCR 的功能抗体设计

在 GPCR 靶点 CXCR6 上,设计的 VHH 不仅能够结合细胞表面的 CXCR6,EC50 值为 39 nM,还能够抑制其天然配体 CXCL16 诱导的下游信号,展示了利用该平台设计具有特定拮抗功能的抗体的可行性。

CXCR6 靶向 VHH 细胞结合与功能拮抗

低序列一致性抗原的交叉识别

Molence Bio 进一步尝试了设计具有预设交叉反应性的抗体,以结合两种序列一致性仅为 54% 的细胞因子为目标,希望设计出能够同时识别两种抗原的 VHH。

在首轮 30 个设计中,有 5 个候选成功结合两种抗原,证明模型能够根据预先指定的多靶点识别要求进行从头设计。这一结果展示了从头设计能够同时识别两种非直系同源抗原的 VHH 的可行性。

交叉结合双抗原 VHH 设计结果

Mol-1 正式开源,结构预测能力全面开放

从精度领先的全模态分子结构预测,到上百条蛋白质链的超大复合物组装,再到 VHH 按需从头设计的全面实验验证,Mol-1 展示了结构预测基础模型在药物研发场景下的广泛应用潜力。

目前,Molence Bio 已在 GitHub 上公开 Mol-1 的源代码和基础模型权重,同时提供 Mol-1 和 Mol-1-constraint 的在线预测服务。科研人员不仅可以直接通过网页使用模型,还可以在自己的计算环境中部署 Mol-1,构建更复杂的预测、设计和智能体工作流。

开源代码:github.com/molence/Mol-1
在线试用:lab.molence.com




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