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RFdiffusion3 登上《科学》:按单个原子设计蛋白质,速度快十倍

RFdiffusion3 登上《科学》:按单个原子设计蛋白质,速度快十倍

AI资讯 • Admin • • 17 次浏览

RFdiffusion3 的完整设计方案已经对外公布:这套生成式 AI 系统能按单个原子的位置设计蛋白质和核酸,华盛顿大学、牛津大学、英伟达等机构组成的国际团队把论文发表在 2026 年 10 月 16 日的《科学》杂志上,10 月 19 日披露的细节显示,它按图施工做出的两种酶已经在真实化学反应里完成了预期功能。对蛋白质设计来说,这一步的意义不在又多了一个生成模型,而在于设计精度第一次落到了决定功能成败的原子层面。

从预测结构,到逐个原子排布

通讯作者戴维·贝克(David Baker)是华盛顿大学蛋白质设计研究所的负责人,2024 年因蛋白质结构预测方面的工作获得诺贝尔化学奖。他团队早年的 RosettaFold 学的是氨基酸之间的空间关系,用来预测已有蛋白质长什么样;2023 年的 RFdiffusion 和 2025 年的 RFdiffusion2 开始反过来设计新蛋白质,但处理的对象仍以氨基酸残基为单位,真正决定结合与催化成败的单个原子只能间接推断。

RFdiffusion3 换了做法。它参考 AlphaFold3 的网络架构,每个氨基酸最多用 14 个原子来表征,扩散过程直接调整每个原子的三维坐标,与前两代不共享代码。研究者可以把条件写得很具体:哪些原子必须出现在哪个位置、氢键要怎样形成、特定原子在蛋白质内部的分布范围是多少,模型再生成同时满足全部约束的结构。这种“先定化学细节、再长出整个分子”的路线,正是它与残基级工具拉开差距的地方。

41 个活性位点赢下 37 个,实验里也做成了

判断设计工具好不好,最终要看两件事:算得准不准,做出来的东西管不管用。团队拿现有酶的 41 个活性位点做对照设计,RFdiffusion3 在其中 37 组上超过 RFdiffusion2,生成速度约为上一代的十倍。更关键的是实验验证:用它设计的对氧磷降解酶和肽裂解酶,都在实验室里顺利催化了预期的化学反应,而不是只停留在计算机评分上。

这组结果也划清了边界。目前被验证的是酶活性位点这类目标明确、约束可精确描述的任务;一个设计能催化反应,离变成药物或疗法还隔着表达、稳定性、安全性和规模化生产一长串关卡。把 RFdiffusion3 说成“能设计任何蛋白质”并不符合论文给出的证据,它更准确的定位是:在约束写得越精确的任务上,优势越明显。

开源的是整套方法,不只是一个模型文件

RFdiffusion3 早在 2025 年 12 月 3 日就已开源,代码和训练代码经 Rosetta Commons 的 Foundry 在 GitHub 上提供,这次《科学》论文补上的是完整设计原理与实验验证。团队在论文中列出的后续方向包括降解微塑料的酶、用于基因治疗的合成转录因子和环境监测用的生物传感器,这类应用的共同点是都需要与 DNA、小分子发生精确到原子的相互作用,正好落在新模型的强项区间。

同类工作里,DeepMind 给 AI 设计蛋白质加生物水印讨论的是设计成果如何被标记和追溯,与本文这条“把设计精度推到原子级”的路线正好构成一前一后的关系:生成能力每往前走一步,验证和治理就更不能缺位。对普通实验室来说,RFdiffusion3 现在就能下载试用,真正的考验是接下来几个月里,独立团队能否用它复现出论文级别的设计成功率。

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