- 发布日期
首次设计完整基因组，16 种新型噬菌体可杀死大肠杆菌
- 作者
- 姓名
- 荷鲁斯快报
- 社交账号
美国斯坦福大学研究人员近日利用人工智能技术，在实验室中成功设计出可复现且具有完整功能的全新病毒。这是AI首次独立完成完整基因组的設計，共产出16种新型病毒，它们能够感染并杀死大肠杆菌，但不会对人类构成威胁。相关成果已由英国广播公司报道。
这项研究的核心突破在于，AI不再是仅用于分析基因序列，而是能够从零开始设计出具备生物活性的病毒。斯坦福大学助理教授布莱恩·希（Brian Hie）表示，AI此前已被用于设计新型抗生素，但设计一种能够存活并复制的病毒，在技术难度上显著更高。团队将这一过程类比于ChatGPT等大语言模型，只不过后者预测文本序列，而他们开发的Evo1和Evo2模型预测的是“生命的语言”。
为了训练这些模型，研究团队输入了来自病毒、细菌、植物和人类的遗传代码数据。随后，通过微调（fine-tuning）技术，让模型专注于设计噬菌体——一种仅感染特定细菌的病毒。这种微调过程类似于大语言模型中用特定数据集提升模型在专业领域的能力。
为验证AI设计的有效性，研究人员从海量候选方案中筛选出302个最具潜力的设计，并在实验室中逐一合成。结果显示，其中16个设计成功杀死了大肠杆菌，证实了AI生成基因序列的生物功能。这一效率虽然不高，但已足够证明AI设计完整基因组的可行性。
新开发的噬菌体有望为抗生素耐药性感染提供新的治疗途径。噬菌体疗法被视为应对细菌感染上升趋势的潜在方案，尤其适用于那些常规抗生素无法治愈的病例。这一突破也表明，AI已经具备了设计自然界中不存在的新生物系统的能力，布莱恩·希认为，这可能通过开发新药物和新疗法，大幅改善人类健康。
此次研究中的噬菌体遗传代码长度约为5,400个碱基对，相比之下，最小活细胞基因组约有500,000个碱基对，人类基因组则有30亿个碱基对。这一巨大差距意味着，设计更复杂的生物体仍然充满挑战。但布莱恩·希指出，尝试设计简单生物“可能需要大量工作，但并非不可能”，团队“确实有兴趣朝这个方向努力”。
西班牙庞培法布拉大学合成生物学实验室教授马克·居尔（Marc Güell）评价，这项研究是“非常重要的转折点”，因为“历史上首次，人类开始在计算机上设计生物学”。他认为，这打开了更多应对人类重大挑战的可能性，包括开发治疗疾病的噬菌体、治疗遗传疾病的酶，以及可用于免疫疗法的抗体。尽管距离实际应用还有距离，但这一成果无疑将加速合成生物学与人工智能的融合，为精准医疗提供全新工具。
