北京
在上海张江科学城，有一座被称为全球首个生命科学领域综合性大科学装置的地方。它就是国家蛋白质科学研究（上海）设施。盛夏时节，活力中国调研行采访团走进这里，记者看到，一台台精密仪器，正在将生命科学的未来图景徐徐展开。
图说：国家蛋白质科学研究（上海）设施。摄影：陶磊（下同）
一天合成一万种，蛋白质制造提速了
提到蛋白质，很多人第一反应是体检报告上那几行数字。事实上，蛋白质与人类的疾病、衰老、健康息息相关。目前科学家真正弄清楚结构的蛋白质，也不过20到30万个，相对于自然界中蛋白质的庞大数量，可以说是九牛一毛。
过去，研究蛋白质是件费时费力的事。科学家要制造一种蛋白质，必须借助大肠杆菌或酵母等活细胞作“代工厂”，周期长、限制多，筛选靠“运气”，效率并不高。
现在，这一切正在被一台机器改变。
在蛋白质设施现场，一台名为D2Pi-2.0的自动化装置格外引人注目。这是全球首台基于D2P无细胞蛋白质合成技术的高通量体外蛋白合成智能制造装置，实现了100%自主知识产权的突破。
“不再需要活细胞，只需在试管中加入原料和DNA模板，就能像工厂流水线一样精准产出。”蛋白质设施主任吴家睿介绍，这台装置单日可完成上千种蛋白质的全自动合成，平台日通量可达万级蛋白样品。换句话说，过去可能需要几年才能完成的工作量，只要一天。
目前，该装置已完成物理层面的搭建和安装，正处于系统调试的关键阶段，即将正式投入使用。
图说：AI蛋白质智造联合实验室。
AI应用让蛋白质研究进入新时代
让蛋白质研究真正提速的，除了这台硬核装置，还有人工智能的深度介入。
近年来，AlphaFold等AI模型在蛋白质结构预测领域取得了重大突破，让科学家可以通过算法在计算机里设计出成千上万种自然界本不存在的蛋白质。但吴家睿坦言，“如果设计只停留在纸面上，那就是’纸上谈兵’。”
这正是蛋白质设施发挥关键作用的地方。设施通过自动化设备，将AI设计的蛋白质变成实体，再利用核磁共振、冷冻电镜等高端仪器进行湿实验验证，构建起一个“干湿结合”的闭环。
图说：科研人员在给核磁共振谱仪放入蛋白质样品。
一方面，实验提供真实数据，AI扩大预测能力；另一方面，AI提出新的可能，实验再去验证。值得一提的是，AlphaFold等模型的突破，离不开PDB蛋白质结构数据库长期积累的实验数据，没有这些数据，AI就缺少可以学习和训练的“教材”。截至目前，蛋白质设施的中国团队已累计注释审校PDB数据条目超过11950个，为全球AI蛋白质研究贡献了重要的数据基础。
“基础研究和人工智能不是谁取代谁，而是在彼此推动中把科学研究带到更深处。”这一判断，正在蛋白质设施里一天天变为现实。吴家睿将蛋白质设施比作蛋白质研究的综合型“三甲医院”，依托九大技术系统，为蛋白质这个生命大分子提供全方位的研究手段。自2015年开放运行以来，设施已累计服务全国超过2500个研究团队、产业用户150余家，支撑科研人员在《自然》《科学》《细胞》等顶级期刊发表了数千篇论文。
人造血、甜蛋白，大科学装置或将改变日常生活
大科学装置听起来遥不可及，但它的研究成果，其实离普通人并不远。吴家睿分享了两个生动的案例。
第一个，是“人造血红蛋白”。 通过无细胞合成技术，科研人员生产出了人造血红蛋白。这种“人造血”不受血型限制，无需繁琐的配型，还能实现工业化连续生产，对急救输血具有重要意义。目前，该项目已进入临床研究阶段。
第二个，是“甜蛋白”。 为了解决代糖食品的健康争议，科研团队通过AI智造合成了一种甜蛋白，甜度高达蔗糖的24万倍，同时具备零热量、不升血糖、耐高温高压等优点。目前，这种甜蛋白已被应用于儿童漱口水等日化产品，并实现量产——既满足了孩子对甜味的喜爱，又无需担心糖分摄入。蛋白质研究的突破，正在以肉眼可见的速度转化为现实生活中的改变。
2025年，蛋白质设施迎来正式开放的第十年。如果说过去十年的关键词是“认知”，是弄清楚蛋白质的结构是什么；那么新的十年，关键词已经换成了“创造”，按需设计、合成自然界不存在的蛋白质，并将其真正用于解决人类的实际问题。
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