给癌症研发药物的人，如今开始给青蛙、海龟和森林设计新药
前默克研究员TimCernak将人类药物研发能力转向保护化学，利用AI和自动化技术为青蛙、海龟等野生动物及受入侵物种威胁的铁杉树设计精准药物，旨在以现代化学手段应对物种灭绝危机。
（来源：麻省理工科技评论）
在默克（Merck & Co.）工作期间，Tim Cernak 曾投身于癌症、HIV 和糖尿病精准治疗方案的研发。这些药物的核心逻辑是“指哪打哪”——尽可能精准地打击病灶，同时将健康细胞的损伤降到最低。
但一个长期热爱自然的人，心里总是会装着另一本账。他开始越来越担心生态系统的健康状况，一个念头也由此逐渐成形：自己手上的这套专业能力，能不能不只服务于人类医学，也用在更广义的“生命健康”上？
深入了解后他发现，目前许多动物在接受治疗时，用的其实是为人类设计的药物。效果呢？说好听点是“参照”，说难听点，更像是早期的癌症化疗——目标虽然是干掉异常细胞，但在选择性上往往差强人意，连动物的健康组织也一并被伤害。
举个例子。目前用于治疗两栖动物致命皮肤病的常规药物是伊曲康唑（itraconazole）等抗真菌药。这类药物对两栖动物本身的毒性却不小，很多时候治疗过程本身就成了新的致命风险。这种皮肤病通常被称为壶菌病（chytridiomycosis），由一种寄生在两栖动物皮肤角质层的真菌引发，它会破坏皮肤的渗透调节功能，最终导致心脏衰竭。据 2019 年《科学》杂志的一项统计，这种病原体已导致全球超过 500 种两栖动物种群出现衰退，并与 90 余种灭绝直接相关——这是已知单一病原体造成生物多样性损失最严重的案例之一。
图｜壶菌病（来源：Research Gate）
正是在这种“治疗本身可能加剧伤害”的困境中，Cernak 开始重新思考药物设计的出发点：如果从一开始，药物需要面对的“患者”就是具体的青蛙、海龟或猛禽，那么整个研发逻辑会不会因此发生根本性的改变？
如今，作为密歇根大学的副教授，他的研究对象早已跨出单一物种——从感染寄生虫的希拉毒蜥，到患禽流感的白头海雕。他做的事情，本质上是在回答一个命题：如果我们真的把自然当成“患者”，该怎么治疗它？
传统药物研发是出了名的贵、慢、失败率高。但 Cernak 认为，人工智能正在加速整个流程。比方说 DeepMind 的 AlphaFold，可以将变异蛋白的 3D 结构可视化，研究者不必再靠传统实验方式一点点去培养所需物质。在 AlphaFold 出现之前，解析一个蛋白质结构通常依赖 X 射线晶体学或冷冻电镜，一个课题往往要耗费数年，成本可达数百万美元，而且很多蛋白质因为难以结晶，根本没法用传统方法解出结构。
这一困境在野生动物研究领域尤为突出：稀有物种的样本本就难以获取，更不用说大规模开展湿实验了。有了所需的蛋白质结构后，下一步是进行一系列反应实验，筛选哪些候选药物可能有效。在实验室机器人的协助下，Cernak 团队每天可以高效推进多达 1500 次实验。
值得一提的是，Cernak 对自己的患者从不挑剔。得知红海龟这一标志性物种正遭受传染性肿瘤侵袭后，他深感震惊，并随即为其开展了治疗研究。
他也特别关注那些对人类有帮助的物种，比如希拉毒蜥。这种蜥蜴进食极不规律，有时几个月才进食一次，但血糖调节机制却异常稳定。其唾液中含有的一种激素样物质 exendin-4，引起了研究者的注意，后来成为艾塞那肽（exenatide）的原型，并为如今广受欢迎的减重药物奥泽匹克（Ozempic）等 GLP-1 类药物打开了研发思路。换句话说，人类代谢药物的一支重要谱系，最初的答案就藏在这种沙漠蜥蜴的生理机制里。
他的研究对象并不局限于动物。他还在开发一种精准型杀虫剂，用于治理遭受入侵物种侵袭的铁杉树。
Cernak 将这门新兴学科称为“保护化学”（conservation chemistry）。这个词本身就承载着沉重的历史：从 20 世纪 60 年代 DDT 导致美国白头海雕种群锐减，到 90 年代牛用止痛药在印度造成数百万秃鹫死亡——化学干预生态系统的代价早已被反复记录。他当然清楚其中的风险。但在他看来，将化学家排除在自然保护之外，并不能真正解决问题。
“我已经看腻了生态保护中仍在使用的那些化学工具，说实话，它们并不先进。”他说，“我们这边已经有能力设计人类用药的高端技术，但在另一边，却仍在用旧方法应对一场正在发生的物种大灭绝。”
在 Cernak 看来，这并非简单地把化学工具移植到保护领域，而是一个正在成形的新方向：保护实践正在吸收现代实验科学的逻辑与方法。从分子层面的药物设计，到面向生态系统的精准干预，化学开始从个体治疗的语言，延伸至物种与栖息地尺度的调控。这也意味着，传统由生态学主导的保护框架，正在与制药科学、合成生物学以及计算建模发生交叉与重组。
保护化学因此更像一个尚未完全定型的边界概念。它既描述一种方法，也指向一个仍在展开的未来——当治疗对象从人类个体扩展到整个自然系统时，科学所承担的能力与风险，也被同步放大了。
来源：MIT Technology Review
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