一、核心技术平台：AI从头设计蛋白质Binder
本平台依托团队自主开发的ProtDesign X AI蛋白质设计平台，革新传统抗体开发模式。
（一）核心流程
1. AI模型构建：采用团队自主训练的蛋白质结构预测AI模型，搭配专用亲和力预测模型，实现从靶标三维结构到功能性Binder分子的端到端精准设计。
2. 目标导向设计：针对特定靶点蛋白的功能界面，利用扩散生成算法批量生成大量候选蛋白骨架。
3. 序列反向折叠：借鉴类MPNN逆向折叠算法，为每一条候选骨架生成对应的氨基酸序列；再通过AI预测蛋白结构，与原始设计骨架进行比对筛选，保留结构保真度优异的候选分子。
4. 亲和力筛选与实验验证：利用已训练完成的亲和力预测模型完成打分筛选，获得高潜力候选序列；进一步通过大肠杆菌表达系统开展实验验证，最终筛选得到兼具高亲和力、高可表达性、优异热稳定性的Binder蛋白。
（二）技术优势
1. 完全从头设计：无需动物免疫过程，突破动物免疫带来的靶点限制，可针对任意靶点、任意表位开展分子设计，对传统手段难以免疫的靶点同样具备开发能力。
2. 高特异性：精准识别靶蛋白目标区域，可显著降低与同源蛋白发生交叉反应的风险。
3. 易于生产制备：可在大肠杆菌体系实现高效可溶性表达；区别于传统抗体依赖CHO哺乳动物细胞生产，原核表达有效降低生产制造成本。
4. 卓越热稳定性：热稳定性优于传统抗体，具备摆脱严苛冷链储运的潜力，适配多元化应用场景。
5. 开发周期短：大幅缩短分子发现阶段研发周期，有效加速候选产品的研发与上市进程。
二、标杆应用案例：癌胚抗原（CEACAM5）检测Binder
（一）背景与行业挑战
CEACAM5（CEA）是临床广泛应用的肿瘤标志物，多用于肺癌、结直肠癌等多种肿瘤的筛查与疗效监测。目前主流临床检测试剂以单克隆抗体为核心原料，存在多项行业痛点：易与同源蛋白CEACAM6、CEACAM8产生非特异性交叉反应；检测配对抗体筛选难度大；哺乳动物细胞生产成本高昂；蛋白热稳定性差，高度依赖冷链运输储存，制约居家快检、POCT等场景落地。
（二）AI设计解决方案
依托ProtDesign X AI蛋白质设计平台，针对CEACAM5蛋白两个独立功能界面开展分子设计：A靶点（第35-232位氨基酸）、B靶点（第501675位氨基酸），成功获得两款高亲和力Binder分子：TG-A-133、TG-B-4891。两款分子识别互不重叠的表位，可直接配对使用，满足夹心法免疫检测需求。
图1 TG-A-133与TG-B-4891蛋白三维结构示意图
（三）关键性能表现
1. 检测灵敏度
两款Binder均实现ng级检测下限，TG-A-133检测下限0.98 ng/mL，TG-B-4891检测下限0.49 ng/mL，处于0.5-1 ng/mL灵敏度区间。
图2 TG-A-133 ELISA效价测定曲线
图3 TG-B-4891 ELISA效价测定曲线
2. 检测线性范围
板式ELISA、磁微粒化学发光实验结果表明，在3-80 ng/mL浓度区间检测线性表现优异，R2＞0.998，可以满足临床检测应用要求。
图4 ELISA检测线性曲线1
图5 ELISA检测线性曲线2
3. 靶点特异性
同源蛋白交叉反应极低，CEACAM6交叉反应率仅0.46%，CEACAM8交叉反应率仅0.29%，信号接近空白背景，特异性明显优于传统单克隆抗体。
图6 同源蛋白交叉反应评价
4. 热稳定性
加速稳定性实验：分子在37 ℃条件下放置7天后，结合活性几乎无衰减，证明具备非冷链产品开发潜力。（注：本结果为加速稳定性测试，不等同于成品货架有效期。）
图7 CEACAM5结合蛋白热稳定性评价
5. 原核表达与生产成本
TG-A-133、TG-B-4891均可在大肠杆菌体系实现高效可溶性表达，实验室小试条件下单批次收获可达mg级。基于实验室小试测算，生产成本相比CHO表达的传统抗体可降低90%以上，规模化工业生产成本以后续工艺优化结果为准。
图8 蛋白SDS-PAGE表达电泳图2-1：TG-A-133；
图8 蛋白SDS-PAGE表达电泳图2-2：TG-B-4891
（四）应用落地场景
1. 临床血清学检测：可替代现有CEA诊断试剂中的传统抗体原料，用于肿瘤标志物体外筛查与监测。
2. 居家健康快速检测：依托优异热稳定性，降低冷链依赖，助力开发低成本、易操作的居家自检产品。
3. POCT即时检验：适配基层医疗机构、急诊等现场快速检测场景。
4. 靶向治疗先导分子：可作为CEACAM5靶向创新药物开发的候选先导分子，拓展治疗管线。
痛点对标小结
传统抗体痛点 | AI设计Binder解决效果 |
同源蛋白交叉反应高 | CEACAM6/CEACAM8交叉反应率均＜0.5% |
检测配对抗体筛选困难 | TGA133、TGB4891识别不同表位，可直接配对用于夹心法检测 |
哺乳动物表达生产成本高 | 大肠杆菌原核可溶性表达，显著降低制备成本 |
热稳定性差，高度依赖冷链 | 37 ℃放置7天活性几乎无衰减，具备非冷链开发潜力 |
三、案例总结
本项目以CEACAM5肿瘤标志物检测作为标杆案例，完整验证ProtDesign X AI蛋白质从头设计Binder平台的技术能力。对比传统单克隆抗体，AI从头设计获得的Binder分子在特异性、热稳定性、生产成本上拥有突出差异化优势，不仅适配体外诊断、POCT普惠医疗、居家快检等广阔市场，同时具备向靶向治疗药物管线拓展的开发潜力。