天然酶在活性、选择性或热稳定性等方面经常难以满足应用与研究的需求，探索高效的酶分子改造技术改善该类酶的某些特性是酶工程的重要任务。酶分子改造技术主要包括理性设计、定向进化和人工智能辅助设计等。定向进化是由实验驱动的酶分子改造策略，理性设计是在计算机的辅助下，运用分子对接、分子动力学模拟、第一性原理计算等方法进行的计算设计，他们已经成功地应用于酶工程。利用定向进化与理性设计技术，可在实验室模拟天然酶的自然进化过程，通过对目的基因进行多轮突变、表达与筛选，迭代累积有益突变体以分离出期望性能的酶突变体。虽然定向进化和理性设计在酶工程中均取得了显著成效，但由于蛋白质序列空间的尺寸巨大以及实验数据少，现行的酶分子改造方法仍然面临着重大挑战。因此，想要实现高效的酶分子改造，提高酶分子进化高度，还需引入更为先进的技术来指导改造过程。随着新一代测序、高通量筛选方法、蛋白质数据库和人工智能技术的发展，数据驱动的酶工程有望应对这些挑战。其中，采用人工智能辅助的机器学习方法为酶工程提供了新的技术手段。

项目拟建立一套酶的体外进化优化设计并结合实验筛选的平台，利用经典的定向进化、理性设计和最新的人工智能辅助设计等技术路线，结合不同的蛋白建库展示方法，根据不同的改造要求设计相应的高通量筛选实验，对酶的性能进行改造进化筛选，得到具有更优性质的酶。

在平台建设的基础上，以某种酶的活性、热稳定性等属性为目标进行改造。要求选择技术路线和蛋白展示方法，设计建库筛选实验方式，通过计算并结合湿实验的方式，最终获得满足条件的酶改造结果。

项目组所属的传染病疫苗研发全国重点实验室团队，是一个具有400名多学科背景的师生和研究人员的结合紧密的大团队。实验室研制了全球首个戊肝疫苗、首个国产宫颈癌疫苗等产品并已经上市，获国家及国外新药及注册证100余项，是一个产学研一体化的实验室。

团队建立了蛋白质表达、分子计算和模拟、基于人工智能的生物计算、疫苗、抗体、诊断试剂等多个技术平台，团队拥有的信息、生物、医学、电子等多学科背景研究人员和学生。实验室具有冰冻电镜、Beckman流式荧光细胞仪、TD的酵母专用流式荧光分选仪、一代和二代测序仪、PCR扩增仪等数百台实验设备。同时还建立了一个包含40多个计算节点的集群，安装有Discovery Studio、Rosetta、NAMD、Autodock、Zdock、Pytorch等常用软件。实验室已解析了大量的蛋白结构，在动力学模拟、结构生物学分析等方面具有丰富的经验。

项目需要改造优化的酶，实验室已经进行了较多的前期研究，其中对其功能方面的研究非常充分，改造的意义较大，需求明确，突变和属性方面也有不少的实验数据积累，为项目的开展打下了较好的基础。

酶是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA，大多数酶化学本质是蛋白质，故也称酶蛋白。它是一类极为重要的生物催化剂，许多生物赖以生存的复杂分子都由酶进行催化合成。由于酶的作用，生物体内的化学反应在极为温和的条件下也能高效和特异地进行。与传统的有机催化剂相比，由于酶具有反应专一性、催化效率高及反应条件温和等优点，因此在有机合成、药物化学、材料科学等领域，以及工业、农业、医药和环保等方面已经得到越来越多的应用。但酶也存在自身性质上的一些不足，如不稳定性、对pH的要求严格以及具有抗原性等等。因此，人们希望通过各种方法、按照需要定向地改造酶分子，甚至创造出自然界尚未发现的新酶，从而适合各行各业尤其是生物医药行业的需要。

多年来，定向进化、理性设计和人工智能辅助设计等在酶工程领域取得较大进展。定向进化不需要研究者详细了解酶结构、催化机理等方面的知识，就可实现对酶的改造，但存在筛选成本过大、筛选工作量大和实验周期过长的问题。理性设计建立在研究者对结构以及催化机理深入了解的基础上，而近年来数据驱动的人工智能技术也快速发展，给酶优化改造领域也提供了新的技术思路。

因此，搭建一个能结合定向进化、理性设计和人工智能辅助设计的酶优化改造平台，对生物反应中所用到的酶进行快速的设计筛选，获得理想性质的酶，对于属于生物领域的疫苗、抗体、蛋白药物和免疫诊断试剂的研发具有非常重要的意义。

而具体项目需要改造的酶，其在疫苗研发中具有重要的作用，一旦研发成功将产生非常重大的社会效益和经济效益。

项目应征方需从事酶体外进化相关方向研究，对定向进化、理性设计、数据驱动的计算设计等技术路线均了解，熟悉酶的表达和高通量实验筛选技术，且具有酶的设计优化筛选全流程经验。要求项目完成时限为两年，产权归属为揭榜方与实验室共有，利益分配按双方协定执行。应征方需具备丰富的技术攻关经验，并能提供相关研究案例及成果证明。