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近期《科学》杂志发表的研究中,美国科研团队依靠人工智能系统,从零设计出完整、具备

近期《科学》杂志发表的研究中,美国科研团队依靠人工智能系统,从零设计出完整、具备生理功能的噬菌体。经过实验验证,这些人工创造的病毒可以有效攻击细菌。这项里程碑成果,标志人类正式踏入生成式基因组设计时代,而随之而来的生物安全风险,同样不容小觑。
这项工作由斯坦福大学联合弧形研究所共同完成。研究人员将此前备受关注的 Evo 基因组语言模型,结合计算生物学算法与实验筛选手段,完成完整噬菌体基因组的生成工作。噬菌体是一类专门侵染细菌的病毒,在生物技术研发、耐药细菌感染治疗领域拥有极高应用价值科学网。研究以经典的 ΦX174 噬菌体作为设计模板,通过计算生成数百个候选基因组,再经由实验室测试,从中确认 16 株可以正常发挥作用的人工噬菌体。这些人工噬菌体,基因序列和结构和天然版本差异显著。
测试结果表明,部分 AI 设计噬菌体,杀菌能力和自然界原生噬菌体不相上下。更让人期待的是,部分全新噬菌体,可以战胜两株对 ΦX174 产生耐药的大肠杆菌,为解决细菌耐药难题提供新方向。这是 AI 驱动基因组设计的重大跨越。在此之前,基因、调控序列与各类遗传元件之间盘根错节的相互作用,让从零打造一套功能性基因组成为巨大难题。尽管 DNA 测序、DNA 合成技术持续迭代,人类读 DNA、合成 DNA 的能力持续提升,但自主设计一套可以完整运行的基因组,一直是科学界的棘手挑战。
高光之外,研究团队也着重强调风险,AI 设计、合成功能性病毒基因组,潜藏不可忽视的生物安全隐患。未来开展全基因组设计的科研项目,应当在项目从启动到收尾的完整周期,邀请生物安全专家参与评估。团队提出,现有安全监管框架经过调整,就可以适配生成式基因组学;同时可以在 AI 模型层面增加防护,例如训练数据集剔除高危病毒序列,以此降低潜在危险。
杂志同期配发的专家评论给出清醒判断:AI 生成病毒基因组这件事,已经不是 “会不会发生”,而是何时落地。社会的核心命题,是尽快建立行之有效的监督约束机制,让新技术造福人类,同时防范技术被滥用,酿成严重后果