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从 AlphaFold 到 IsoDDE:谷歌 AI 制药引擎的技术跃迁与开源之争全解析

摘要:谷歌旗下Isomorphic Labs发布新一代AI药物设计引擎IsoDDE,在蛋白质-配体结构预测精度上是AlphaFold 3的两倍以上,能在几秒内发现科学家耗时15年才找到的隐藏结合位点,其结合亲和力预测甚至超越了实验室“黄金标准”FEP方法。然而,与开源的AlphaFold系列不同,IsoDDE选择完全闭源,引发了关于科学工具开放性与商业化的深刻讨论。
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快速摘要: 2026 年 2 月 10 日,谷歌旗下 Isomorphic Labs 发布了新一代 AI 药物设计引擎 IsoDDE(Isomorphic Labs Drug Design Engine),被哥伦比亚大学计算生物学家 AlQuraishi 评价为"AlphaFold 4 级别的重大进步"。IsoDDE 在蛋白质-配体结构预测上的精度是 AlphaFold 3 的两倍以上,能在几秒钟内发现科学家花 15 年才找到的隐藏结合位点,并且在结合亲和力预测上全面超越了实验室"黄金标准"FEP 方法。然而,与此前开源的 AlphaFold 系列不同,IsoDDE 选择完全闭源——代码不公开、论文不发表、方法不共享。 往下看,莫潇羽@无忆研习社 将为你逐层拆解这个引擎到底强在哪里、背后的技术原理是什么、对普通研究者意味着什么,以及开源阵营如何应对。

一、故事的起点:蛋白质折叠问题与 AlphaFold 的诞生

要理解 IsoDDE 为什么是一次跨越式的进步,我们需要先搞清楚它要解决的根本问题是什么。

1.1 什么是蛋白质折叠问题

蛋白质是生命活动的核心执行者。人体内有超过两万种蛋白质,它们负责催化化学反应、传递信号、构建细胞骨架、对抗病原体等几乎所有生命过程。每一个蛋白质都是由一条或多条氨基酸链组成的,这些链条会在特定规则下折叠成精密的三维结构——而这个三维结构,直接决定了蛋白质的功能。

打个简单的比方:氨基酸序列就像一串珠子的排列顺序,而蛋白质折叠后的三维结构就像这串珠子最终扭成的一个精致雕塑。如果你想让一把钥匙插进锁里(类比药物作用于蛋白质),你首先得知道这把锁长什么样。

问题在于,从氨基酸序列推断三维结构极其困难。一条由 100 个氨基酸组成的蛋白质,理论上可能的折叠方式数量是一个天文数字(远超宇宙中的原子总数)。传统的实验方法如 X 射线晶体学、冷冻电镜等虽然可以测定蛋白质结构,但耗时长、成本高,一个结构的解析可能需要数月甚至数年。

这就是著名的"蛋白质折叠问题",它困扰了科学界超过半个世纪。1969 年,分子生物学家 Cyrus Levinthal 提出了著名的"Levinthal 悖论":如果蛋白质通过随机搜索所有可能的构象来折叠,即使每种构象只花一皮秒(万亿分之一秒),一个中等大小的蛋白质也需要比宇宙年龄还长的时间才能折叠完成。但实际上,蛋白质折叠过程在毫秒到秒的时间尺度内就能完成。这意味着蛋白质折叠遵循着某种高效的"路径",而破解这条路径背后的规律,就是几代科学家追寻的目标。

在 AlphaFold 出现之前,科学界主要依靠三种实验方法来测定蛋白质的三维结构。X 射线晶体学需要先将蛋白质培养成高质量的晶体(这本身就是一个充满不确定性的过程),然后用 X 射线照射晶体,通过衍射图案反推结构。冷冻电镜(Cryo-EM)则是将蛋白质样品快速冷冻,用电子束成像,通过大量图像的计算重建获得三维结构。核磁共振(NMR)适用于较小的蛋白质,通过原子在磁场中的行为推断空间位置。这三种方法各有优劣,但共同的特点是慢、贵、不确定——一个蛋白质结构从开始制备样品到最终解析完成,耗费数月到数年是常态。

截至 AlphaFold 出现前,人类通过几十年的努力,在蛋白质数据库(PDB)中积累了约 17 万个实验测定的蛋白质结构。听起来不少,但与已知的数亿种蛋白质序列相比,这只是沧海一粟。

1.2 AlphaFold 横空出世

2018 年,Google DeepMind 团队携 AlphaFold 1 参加了第 13 届国际蛋白质结构预测大赛(CASP13),初露锋芒。2020 年的 CASP14 大赛上,AlphaFold 2 彻底引爆了整个领域——它在 97 个目标蛋白中的 88 个上取得了最佳预测,中位 GDT 得分达到 92.4 分(满分 100),精度已经接近实验测量值。

这意味着,一个半世纪的生物学难题,被一个 AI 模型在实质意义上"破解"了。AlphaFold 2 的核心技术包括几个关键创新:它引入了 Evoformer 模块,一种专门设计的 Transformer 架构,能够同时处理多序列比对(MSA)中的行方向(不同物种之间的进化信息)和列方向(同一蛋白质内不同位置之间的空间关系)信息;它采用了端到端的可微分架构,从输入序列直接输出三维坐标,中间不需要人工设计的中间步骤;它还引入了迭代精炼(recycling)机制,将前一轮的预测结果作为下一轮的额外输入,通过多轮迭代逐步提升精度。

2021 年 7 月,DeepMind 做了一件让整个科学界都为之动容的事情:他们将 AlphaFold 2 的源代码完全开源,论文发表在 Nature 上,同时与欧洲分子生物学实验室(EMBL-EBI)合作建立了 AlphaFold 蛋白质结构数据库(AFDB),免费向全世界开放超过 2 亿个蛋白质结构的预测结果。

这个数据库被 190 多个国家的超过 300 万研究者使用,无数项目因此加速。独立分析显示,使用 AlphaFold 2 的研究者提交新实验蛋白质结构的数量增加了 40% 以上,与 AlphaFold 相关的研究被临床文章引用的概率是普通结构生物学研究的两倍。

2024 年,Demis Hassabis 和 John Jumper 因 AlphaFold 获得诺贝尔化学奖。诺贝尔委员会嘉奖的,不仅是一个算法,更是一种将最强大的科学工具免费交到每一个研究者手中的精神。

1.3 AlphaFold 3:更强大,也更复杂

2024 年 5 月 8 日,DeepMind 发布了 AlphaFold 3(AF3)。相比前代只能预测蛋白质结构,AF3 能够预测蛋白质与 DNA、RNA、小分子配体、离子等多种生物分子的复合物结构。在蛋白质与其他分子相互作用的预测精度上,AF3 比此前的方法至少提升了 50%。

不过,AF3 的发布过程引发了争议。DeepMind 最初只提供了一个限制使用次数的在线服务器,没有公开源代码和模型权重。这一举动招致了超过 1000 名科学家联名抗议。最终,在获得诺贝尔奖后一个月(2024 年 11 月),DeepMind 以 Creative Commons 协议发布了 AF3 的源代码,但模型权重仅限学术研究人员申请获取,且明确限制了商用。

莫潇羽@无忆研习社 需要指出的是,即便 AF3 的开源方式引发了讨论,但最终科学社区还是获得了访问权限,这为后续一系列开源替代方案(如 Boltz-1/2、Chai-1、Protenix、OpenFold-3 等)的出现奠定了基础。


二、IsoDDE 到底是什么:从"看清锁"到"配好钥匙"

2.1 为什么光有 AlphaFold 还不够

这里需要一个关键认知的转换。AlphaFold(包括 AF2 和 AF3)本质上是在回答一个"结构预测"问题:给定一条氨基酸序列,这个蛋白质(或者蛋白质与其他分子的复合体)会折叠成什么样的三维结构?

用前面的比喻来说,AlphaFold 帮你看清了锁长什么样。但要真正做药物研发,你还需要回答一系列更深层的问题:

  • 钥匙插进去能不能转动?(配体能否与蛋白质结合)
  • 转得紧不紧?(结合亲和力有多强,这直接关系到药效)
  • 锁上是不是还有你没注意到的钥匙孔?(有没有隐藏的结合位点可以作为新的药物靶点)
  • 锁会不会因为钥匙插入而变形?(蛋白质的诱导契合效应)
  • 如果是一把形状很奇特的钥匙,你的预测还准不准?(对训练数据之外的新分子的泛化能力)

AlphaFold 3 在结构预测上已经很强,但在这些下游任务上仍有明显的短板。特别是当面对全新的、与训练数据差异很大的分子体系时,AF3 的表现会大幅下降。

而实际的药物研发流程恰恰需要处理大量这样的"从未见过"的体系——因为如果一个靶点已经被充分研究过,通常也已经有了药物。真正有价值的是那些尚未被攻克的"难成药"靶点。

2.2 IsoDDE 的核心定位

IsoDDE 全称是 Isomorphic Labs Drug Design Engine,直译就是"Isomorphic Labs 药物设计引擎"。它不是单一的神经网络模型,而是一个统一的计算药物设计系统,将多个关键预测任务整合到一个框架里协同工作:

  • 生物分子结构预测:预测蛋白质、核酸以及它们与小分子配体的复合物结构
  • 结合亲和力预测:估算药物分子与靶点蛋白结合的强度
  • 结合位点发现:仅根据蛋白质的氨基酸序列,自动发现潜在的药物结合位点(包括隐藏的"隐秘口袋")
  • 抗体-抗原相互作用预测:针对生物药(如抗体药物)的设计需求
  • 诱导契合建模:预测蛋白质在药物分子结合时可能发生的构象变化

之前的方法通常是将上述这些任务拆开,用不同的模型或者物理模拟方法分别处理,然后拼凑在一起。这种拼凑方式不仅效率低、成本高,而且在面对全新分子体系时容易出错。IsoDDE 的核心思路是让这些预测任务在同一个引擎内协同运行,相互提供信息反馈。

用 Isomorphic Labs 自己的话来说:AlphaFold 是在回答"蛋白质长什么样",而 IsoDDE 要回答的是"如何设计一个能与之结合并产生疗效的药物"。


三、IsoDDE 的性能到底有多强:硬数据说话

Isomorphic Labs 发布的 27 页技术报告虽然没有公开模型架构细节,但提供了大量的基准测试数据。莫潇羽@无忆研习社 在这里按任务类型逐一拆解。

3.1 蛋白质-配体结构预测:泛化能力翻倍

这是衡量 AI 药物设计引擎最核心的能力之一。关键在于"泛化"——不是在已知的、与训练数据相似的体系上表现好(那只是"做题"),而是在全新的、与训练数据差异很大的体系上依然保持高精度(这才是"实战")。

IsoDDE 使用了一个叫做 Runs N' Poses 的基准测试(Škrinjar 等人,2025 年提出),这个基准专门用来考验 AI 模型处理训练集之外分子体系的能力。按照测试样本与训练数据的相似度,样本被分成不同的区间。在最困难的 0-20% 相似度区间内(也就是与训练数据最不相似的那批),IsoDDE 的成功率是 AlphaFold 3 的两倍以上。

具体来看这意味着什么。在这组最难的 60 个案例中,有 17 个案例是 AlphaFold 3 完全失败(无法给出合理的预测结果),而 IsoDDE 全部做对了。

这一点之所以重要,是因为现实中的药物研发几乎总是要面对未知的分子体系。如果 AI 模型只能在"见过的"体系上表现好,它的实际应用价值就大打折扣。IsoDDE 在这方面的跃升,才是真正让同行感到震撼的原因。

3.2 结合亲和力预测:超越物理模拟的"黄金标准"

结合亲和力(Binding Affinity)是衡量药物分子与靶点蛋白结合紧密程度的核心指标。简单来说,亲和力越高,药物在更低浓度下就能发挥作用,通常意味着更好的药效和更低的副作用风险。

在 AI 出现之前,预测结合亲和力的"黄金标准"是一种叫做 FEP(Free Energy Perturbation,自由能微扰)的物理模拟方法。FEP 的原理是通过分子动力学模拟,逐步改变分子体系的参数,计算自由能的变化。它精度较高,但存在两个重大缺陷:

  • 计算成本极高:单次预测可能需要数小时到数天,费用可达数百美元
  • 依赖实验起点:通常需要高质量的晶体结构作为输入,而获取晶体结构本身就是一个耗时费力的过程

根据 Isomorphic Labs 发布的数据,IsoDDE 在多个公开亲和力基准测试上不仅全面超越了所有 AI 方法,甚至在某些测试中超越了 FEP 方法本身。更关键的是,IsoDDE 完全不需要任何实验晶体结构作为起点——它只需要蛋白质的氨基酸序列就能给出预测。

为了让大家理解这种性能差异的实际意义,我打个比方:传统 FEP 方法就像请了一位经验丰富但收费昂贵的老工匠,他需要你先把锁拿到他面前(提供晶体结构),然后花几天时间精心试配(物理模拟),最后告诉你这把钥匙合不合适。IsoDDE 则更像一位天赋异禀的新锐匠人,你只需要给他看锁的设计图纸(氨基酸序列),他就能在几秒钟内告诉你结果——而且准确率更高。

这里还有一个技术层面的重要细节值得说明。传统的 FEP 方法在计算时需要定义一条"热力学循环路径"——也就是说,你需要先有一个已知的参考化合物及其结合构象,然后通过逐步改变化学基团来比较不同分子之间的相对结合自由能。这种方法有一个内在的限制:它只能做相对比较(分子 A 比分子 B 结合得紧还是松),而且每次比较只能在化学结构相似的分子之间进行。如果你想评估两个结构差异很大的分子,FEP 的误差就会急剧增大。

IsoDDE 的亲和力预测似乎不受这一限制——它可以直接给出绝对的亲和力预测值,而且对化学结构的多样性有更好的容忍度。这一点如果在更大规模的盲测中得到验证,将是对整个计算化学领域方法论的一次重要冲击。

3.3 抗体-抗原结构预测:2.3 倍和 19.8 倍的差距

抗体类药物是当前增长最快的药物类别之一,全球每年的抗体药物销售额高达数百亿美元。但设计抗体药物极其困难,原因在于抗体识别靶标的关键区域——CDR-H3 环(互补决定区 H3 环)——在序列和长度上高度可变、在空间结构上高度灵活,是所有蛋白质结构预测中最难建模的区域之一。

在一个包含 334 个低同源性(也就是与训练数据差异较大的)抗体-抗原复合物的测试集上,IsoDDE 的高精度预测(DockQ > 0.8)成功率是 AlphaFold 3 的 2.3 倍,是另一个主流开源模型 Boltz-2 的 19.8 倍。

这意味着什么呢?简单来说,如果你用 AlphaFold 3 预测 100 个抗体-抗原结构,可能只有不到 20 个能达到高精度。而用 IsoDDE,这个数字可能接近 50 个。对于 Boltz-2,高精度预测可能只有两三个。

在抗体药物的研发管线中,能够准确预测抗体如何识别和结合靶标,直接决定了候选抗体的筛选效率和成功率。IsoDDE 在这方面展现出的优势,对于生物制药行业来说极具吸引力。

3.4 隐藏结合位点发现:最令人惊叹的案例

技术报告里有一个案例特别值得展开讲,因为它直观地展示了 IsoDDE 的"盲测"能力有多强。

故事的主角是一个叫做 cereblon(脑啡肽蛋白)的蛋白质。它是 CRL4 E3 泛素连接酶复合物的底物受体,在细胞标记受损或错误折叠蛋白质以进行降解方面起关键作用。在过去长达 15 年的时间里,科学界一直认为 cereblon 只有一个主要的药物结合位点——经典的沙利度胺结合口袋。

直到 2026 年年初,Dippon 等人发表的一篇论文才通过实验手段发现了 cereblon 上的第二个结合位点。这个新位点有两个特点:

  • 它是变构位点(allosteric site),远离传统的结合位点
  • 它是隐秘口袋(cryptic pocket),在没有配体结合时是隐藏的,只有在特定条件下才会暴露出来

而 IsoDDE 只需要输入 cereblon 的氨基酸序列——不需要指定任何配体信息——就准确地预测出了两个结合位点,包括那个隐藏了 15 年、直到 2026 年才被实验证实的新位点。

这种能力接近于实验室中一种叫做"片段浸泡"(fragment soaking)的技术,而后者需要大量的时间、资源和高成本的实验操作。IsoDDE 在计算机上只需几秒钟就完成了同样的事情。

哥伦比亚大学的 AlQuraishi 表示,IsoDDE 在完全陌生的分子体系上展现出的泛化能力最令他震撼,他说这说明 Isomorphic Labs 一定在技术上做了非常新颖的创新。


四、IsoDDE 背后的技术原理推测与分析

由于 Isomorphic Labs 没有公开 IsoDDE 的模型架构和训练细节,以下分析基于技术报告中的有限信息、AlphaFold 系列的已知技术路线,以及莫潇羽@无忆研习社 参考相关领域公开文献所做的技术推断。

4.1 从 AlphaFold 3 的技术基础说起

要推测 IsoDDE 的技术原理,首先需要了解它的前身 AlphaFold 3 的核心技术。

AlphaFold 3 相比 AlphaFold 2 最大的变化之一是引入了扩散模型(Diffusion Model)作为结构生成的核心组件。具体来说:

AlphaFold 2 使用的是一种叫做 Evoformer 的 Transformer 架构,通过多次迭代精炼(recycling)来逐步优化结构预测。它的输入包括多序列比对(MSA)和已知模板结构。

AlphaFold 3 则采用了一种不同的策略:

  • 首先通过一个简化版的 Evoformer(Pairformer)模块处理输入信息,生成token层面的表征
  • 然后通过一个扩散模块从噪声开始,逐步去噪生成原子坐标

扩散模型的引入使得 AF3 能够处理更多样化的分子类型(不仅限于蛋白质),并且能更好地建模结构的不确定性。

AlphaFold 3 的整体流程大致如下:

输入:氨基酸序列 + MSA + 模板
  ↓
Pairformer 模块:提取序列和结构特征
  ↓
扩散模块:从噪声生成三维原子坐标
  ↓
输出:预测的分子复合物三维结构

4.2 IsoDDE 可能的技术创新方向

虽然无法确认具体架构,但根据 IsoDDE 展现出的能力特征,我们可以做一些合理推测。

第一,统一的多任务学习框架。 IsoDDE 最显著的特点是将结构预测、亲和力预测、结合位点发现等多个任务整合在一个引擎中。这很可能意味着底层模型采用了某种共享表征的架构设计,不同任务之间可以相互提供梯度信号进行联合优化。这种设计有利于让模型学到更深层次的物理化学规律,而不是针对单一任务过拟合。

第二,显著增强的泛化能力。 IsoDDE 在训练分布外的表现大幅提升,这可能涉及多种技术手段的组合使用:

  • 更先进的数据增强策略(如对分子结构进行系统性的扰动和变换)
  • 更好的正则化技术(防止模型记忆训练数据中的特定模式)
  • 可能融合了物理约束(在模型中内嵌已知的物理化学规律,使预测结果更符合物理定律)
  • 改进的注意力机制或图神经网络架构,使模型能更好地捕捉分子间的长程相互作用

第三,亲和力预测的范式创新。 传统的 AI 亲和力预测方法通常是在结构预测完成之后,再用一个独立的模块来估算结合强度。IsoDDE 可能将亲和力信号直接整合到了结构生成过程中——也就是说,模型在预测结构的同时就在"理解"结合的能量学。这种端到端的方式避免了误差在不同模块间的累积。

第四,数据层面的优势。 武田制药的计算结构生物学家 Diego del Alamo 指出,Isomorphic Labs 与多家大型药企(包括礼来、诺华、强生等)有深度合作,这些合作可能为他们提供了大量高质量的私有实验数据。这些私有数据的加入,可能对 IsoDDE 的性能提升有重要贡献——但具体贡献多大,外界无从知晓。

4.3 理解关键概念:结合亲和力与 FEP

为了让非专业读者更好地理解 IsoDDE 在结合亲和力预测上的突破,这里需要稍微深入解释一下相关的技术背景。

结合亲和力描述的是两个分子之间相互结合的强度。在药物研发中,通常用解离常数 (K_d) 或抑制常数 (IC_{50}) 来衡量。数值越小,表示结合越紧密,药效通常越好。

FEP(自由能微扰) 是一类基于统计力学原理的计算方法。其核心思想是:

  • 定义一条从"初始状态"(比如药物分子 A 与蛋白质结合)到"终止状态"(比如药物分子 B 与蛋白质结合)的热力学路径
  • 通过分子动力学模拟,在这条路径上逐步"变形"分子,计算每一步的自由能变化
  • 最终得到两个状态之间的相对自由能差,从而推断哪个药物分子结合得更紧

FEP 的精度在计算方法中是最高的(行业标准软件如 Schrödinger 的 FEP+ 广泛用于药企管线),但代价是每次计算需要耗费大量 GPU 时间。一次典型的 FEP 计算可能需要 6-12 小时,费用约 100 美元。

而 IsoDDE 的亲和力预测只需要几秒钟,成本可以忽略不计,而且不需要事先提供实验晶体结构。如果这一性能在实际药物研发管线中得到验证,将从根本上改变药物发现的效率。

4.4 Runs N' Poses 基准测试详解

Runs N' Poses 是由 Škrinjar 等人在 2025 年提出的一个蛋白质-配体对接基准测试,专门用于评估 AI 模型的泛化能力。

它的设计思路是:

  • 收集大量蛋白质-配体复合物的实验结构(来自蛋白质数据库 PDB)
  • 计算每个测试样本与模型训练数据集之间的相似度
  • 按相似度将测试样本分成不同区间(0-20%、20-40%、40-60% 等)
  • 在每个区间内分别评估模型的预测精度

这种设计特别"刁钻",因为它直接暴露了 AI 模型最致命的弱点:在遇到与训练数据差异很大的新体系时是否还能准确预测。0-20% 区间是最难的,因为这些样本与训练数据几乎没有相似性。

IsoDDE 在这个最难区间上的表现是 AlphaFold 3 的两倍以上,这说明它在底层确实学到了更具普适性的物理化学规律,而不仅仅是在记忆训练数据中的模式。


五、为什么要闭源:商业逻辑与科学伦理的碰撞

5.1 从开源标杆到闭源先例

回顾 AlphaFold 系列的历程,可以清晰地看到一条从开放走向封闭的轨迹:

  • AlphaFold 2(2021):源代码完全开源,论文发表在 Nature,预测数据库免费开放,是 AI 造福科学的标杆案例
  • AlphaFold 3(2024):发布时引发争议,最初未开源代码,在超过 1000 名科学家联名抗议后,最终以限制性协议开放学术使用
  • IsoDDE(2026):完全闭源,仅发布 27 页技术报告,不公开代码、模型权重、训练方法

Isomorphic Labs 总裁 Max Jaderberg 对 Nature 记者说得很直接:他们不打算公开"秘方"。他表示希望这份报告能"激励"其他团队。

但哥伦比亚大学的 AlQuraishi 的回应恐怕更能代表学术界的真实感受:问题在于,他们对细节一无所知。一份不包含方法论细节的技术报告,很难真正起到"激励"的作用——它更像是一面展示橱窗,让你知道有人到了这个高度,但不告诉你怎么爬上去。

5.2 闭源的商业考量

理解 Isomorphic Labs 的闭源决定,需要看到它背后的商业格局。

Isomorphic Labs 是 2021 年由 Demis Hassabis 创办的 AI 制药公司,与 Google DeepMind 是兄弟机构(Hassabis 同时担任两者的 CEO)。公司在 2025 年 3 月完成了 6 亿美元的融资,并已与多家全球顶级药企建立了深度合作关系:

  • 与礼来(Eli Lilly)和诺华(Novartis)签署了潜在价值近 30 亿美元的合作协议
  • 2026 年 1 月与强生(Johnson & Johnson)达成了多模态药物研发合作
  • 内部运行着 17 条药物管线,主要集中在肿瘤领域

Hassabis 在 2026 年 1 月的达沃斯世界经济论坛上表示,首批 AI 设计药物预计 2026 年底进入临床试验。

在这样的商业背景下,IsoDDE 的闭源决策在商业逻辑上完全可以理解——这不是一个学术研究项目,而是一台价值数十亿美元的商业机器的核心引擎。

5.3 更深层的忧虑

但问题的本质不在于一家公司是否有权保护自己的技术——这当然是合法且合理的。更深层的忧虑在于几个趋势性的问题:

数据壁垒的形成。 与大语言模型不同(其训练数据——互联网文本——是近乎无限的公共资源),AI 制药的核心训练数据中相当一部分是高质量的蛋白质-药物实验数据,这些数据很多掌握在药企手中。如果闭源模型的性能优势主要来自私有数据的加持,而非算法本身的创新,那么开源社区面临的就不仅是技术差距,更是数据鸿沟。

科学验证的缺失。 IsoDDE 发布的是技术报告而非经过同行评审的论文,这意味着其所宣称的性能数据缺乏独立验证。Nature 的报道副标题一针见血:科学家们"只能猜测如何实现类似的结果"。

可重复性的挑战。 科学研究的基石是可重复性——其他研究者能够用相同的方法复现你的结果。完全闭源意味着这一基石被绕过了。IsoDDE 的性能可能确实如报告所述那么强大,但在没有独立验证的情况下,科学界只能选择信任或不信任。


六、开源阵营的反击:AI 制药领域的开放力量

6.1 Boltz 系列:开源社区的旗手

在 IsoDDE 闭源引发焦虑的同时,开源阵营也在快速前进。其中最具代表性的是 Boltz 系列模型。

Boltz-1(2024 年 11 月发布)是第一个在精度上接近 AlphaFold 3 的完全开源生物分子结构预测模型。它由 MIT CSAIL 的 Regina Barzilay 团队与 Recursion 公司合作开发,在 MIT 协议下开源,允许学术和商业使用。

Boltz-2(2025 年 6 月发布)在 Boltz-1 的基础上实现了重大升级:

  • 在结构预测精度上基本追平了 AlphaFold 3
  • 新增了结合亲和力预测能力,是第一个在标准基准上接近 FEP 精度的开源 AI 模型
  • 在保持高精度的同时,运算速度比 FEP 快 1000 倍以上
  • 全部代码和权重以 MIT 协议开源

Boltz 的联合开发者、非营利公司 Boltz 创始人 Gabriele Corso 对 IsoDDE 的回应很直接:他不认为私有数据是决定性因素,因为公开数据中仍然有大量可以改进的空间。IsoDDE 设定了一个新的性能基线,"需要追赶,也完全可以超越"。

使用 Boltz-2 的基本流程如下:

# 安装 Boltz-2
pip install boltz

# 准备输入文件(YAML格式,描述要预测的分子体系)
# 运行预测
boltz predict input.yaml --use_msa_server

# 预测完成后,输出文件位于:
# output/predictions/[input-file]/
# 包括预测的3D结构和结合亲和力估算

一个典型的输入文件格式如下:

# example_input.yaml
sequences:
  - protein:
      id: A
      sequence: "MKTAYIAKQRQISFVKSHFSRQLE..."
  - ligand:
      id: B
      smiles: "CC(=O)Nc1ccc(O)cc1"  # 对乙酰氨基酚的SMILES表示

6.2 其他开源力量

除了 Boltz 系列,还有多个开源项目在推动这个领域的民主化:

  • Chai-1:由旧金山的 Chai Discovery 公司开发的生物分子结构预测模型
  • Protenix:字节跳动开发的类 AlphaFold 3 开源模型,采用 Apache 2.0 协议
  • OpenFold-3:AlQuraishi 实验室开发的 AlphaFold 3 开源复现版本,采用 MIT 协议
  • ColabFold:一个让 AlphaFold 能在 Google Colab 上快速运行的开源工具,极大降低了使用门槛

这些开源项目的共同特点是:完全透明的方法论、自由的使用许可、活跃的社区贡献。虽然在绝对性能上可能还追不上 IsoDDE,但它们在不断缩小差距。值得注意的是,Boltz-1 在开源后吸引了近 40 名外部贡献者,社区成员实现了包括环状蛋白专用算法到 GPU

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