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生物 AI 技術(shù)取得新突破 加速分子進(jìn)化開(kāi)啟醫(yī)療新可能
2025年07月18日 16:28:29
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：676
澳大利亞悉尼大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出名為 PROTEUS 的 “生物人工智能(AI)” 系統(tǒng)，為藥物研發(fā)和生物技術(shù)領(lǐng)域注入了強(qiáng)大動(dòng)力。
近日，澳大利亞悉尼大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)重大科研突破，成功開(kāi)發(fā)出名為 PROTEUS 的 “生物人工智能(AI)” 系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在幾周內(nèi)創(chuàng)造出具備新功能的分子，這一成果已在最新一期《自然?通訊》期刊上發(fā)表，為藥物研發(fā)和生物技術(shù)領(lǐng)域注入了強(qiáng)大動(dòng)力，也讓個(gè)性化醫(yī)療和精準(zhǔn)治療的實(shí)現(xiàn)更具希望。
PROTEUS 系統(tǒng)的核心是定向進(jìn)化技術(shù)，這是一種在實(shí)驗(yàn)室里模擬自然進(jìn)化的成熟技術(shù)。不過(guò)，它有了全新的突破 —— 以往定向進(jìn)化技術(shù)主要在細(xì)菌細(xì)胞中進(jìn)行操作，而 PROTEUS 首次實(shí)現(xiàn)了在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中對(duì)分子進(jìn)行進(jìn)化。這意味著它能設(shè)計(jì)出更契合人類生理環(huán)境的蛋白質(zhì)等生物分子，因?yàn)椴溉閯?dòng)物細(xì)胞的環(huán)境與人類生理環(huán)境更為接近。同時(shí)，該系統(tǒng)能快速篩選數(shù)百萬(wàn)種可能的分子序列，從中找出解決復(fù)雜生物問(wèn)題的最佳方案。
團(tuán)隊(duì)將 PROTEUS 比作生物界的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)。自然進(jìn)化往往需要數(shù)年甚至數(shù)十年才能完成的過(guò)程，比如優(yōu)化 CRISPR 基因編輯工具效率，PROTEUS 在短時(shí)間內(nèi)就能完成。這就像為生物進(jìn)化按下了 “加速鍵”，大大縮短了研發(fā)周期。
本次技術(shù)突破，關(guān)鍵在于嵌合病毒樣顆粒的設(shè)計(jì)。研究團(tuán)隊(duì)把兩種不同病毒家族的外殼與基因組合在一起，打造出穩(wěn)定且能抗 “作弊” 的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以讓細(xì)胞同時(shí)處理多種解決方案，通過(guò)自然選擇淘汰無(wú)效的突變，最終篩選出最優(yōu)的分子。而且，PROTEUS 已經(jīng)通過(guò)了獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證，具有高度的穩(wěn)定性和可靠性。
借助 PROTEUS 系統(tǒng)，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出兩種新型分子。一種是可藥物調(diào)節(jié)的改良蛋白質(zhì)，另一種是能檢測(cè) DNA 損傷的納米抗體，這種納米抗體對(duì)癌癥的早期干預(yù)意義重大。不僅如此，PROTEUS 的應(yīng)用范圍還很廣，其算法框架可以擴(kuò)展到增強(qiáng)大多數(shù)蛋白質(zhì)和分子的功能，為藥物開(kāi)發(fā)、mRNA 療法優(yōu)化等領(lǐng)域提供通用的解決方案。
定向進(jìn)化技術(shù)曾因在細(xì)菌中的應(yīng)用獲得 2018 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，而 PROTEUS 系統(tǒng)將該技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到了更復(fù)雜的哺乳動(dòng)物系統(tǒng)，這是定向進(jìn)化技術(shù)的一次重要跨越，也為分子機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域開(kāi)辟了新的方向。未來(lái)，隨著 PROTEUS 系統(tǒng)的不斷完善和應(yīng)用拓展，有望在酶、分子工具以及療法的研發(fā)等方面發(fā)揮重要作用，為人類健康事業(yè)帶來(lái)更多驚喜。
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