PROTEUS未來可優(yōu)化mRNA療法。圖片來源：澳大利亞悉尼大學

澳大利亞悉尼大學研究團隊開發(fā)出一種名為PROTEUS的“生物人工智能（AI）”系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過模仿自然進化過程，能在幾周內(nèi)創(chuàng)造出具有新功能的分子，為藥物研發(fā)和生物技術帶來突破性進展。該成果發(fā)表在最新一期《自然·通訊》期刊上，不僅展示了生物技術與AI融合的前景，更可能為個性化醫(yī)療和精準治療提供關鍵工具。

PROTEUS系統(tǒng)基于定向進化技術，這是一種在實驗室模擬自然進化力量的成熟方法，換句話說，是“將進化力量轉(zhuǎn)化為可編程的生物系統(tǒng)”。與傳統(tǒng)定向進化主要在細菌細胞中操作不同，PROTEUS首次實現(xiàn)在哺乳動物細胞中進化分子，從而能夠設計出更適應人類生理環(huán)境的蛋白質(zhì)和其他生物分子。這一創(chuàng)新使科學家能夠快速篩選數(shù)百萬種可能序列，找到解決復雜生物問題的最優(yōu)解。

團隊表示，PROTEUS就像生物界的機器學習系統(tǒng)。它可以在短時間內(nèi)完成自然進化需要數(shù)年甚至數(shù)十年才能實現(xiàn)的過程，比如優(yōu)化CRISPR基因編輯工具的效率，或設計出能精準關閉疾病基因的新分子。

團隊已通過PROTEUS成功開發(fā)出兩種新型分子：可藥物調(diào)節(jié)的改良蛋白質(zhì)和能檢測DNA損傷的納米抗體。后者對癌癥早期干預具有重要意義。但PROTEUS的應用遠不止于此，其算法框架可擴展至增強大多數(shù)蛋白質(zhì)和分子的功能，為藥物開發(fā)、mRNA療法優(yōu)化等領域提供通用解決方案。

技術突破的關鍵在于嵌合病毒樣顆粒的設計。其團隊將兩種不同病毒家族的外殼與基因組合，創(chuàng)造出穩(wěn)定且抗“作弊”的系統(tǒng)。這種設計允許細胞同時處理多種解決方案，通過自然選擇淘汰無效突變，最終篩選出最優(yōu)分子。PROTEUS已經(jīng)過獨立實驗室驗證，具有高度穩(wěn)定性和可靠性，有望推動新一代酶、分子工具和療法的發(fā)展。

PROTEUS的問世也標志著定向進化技術向哺乳動物系統(tǒng)的重要跨越。該技術曾因在細菌中的應用獲得2018年諾貝爾化學獎，如今PROTEUS將其能力擴展到更復雜的生物環(huán)境，為解鎖分子機器學習開辟了新維度。（記者張夢然）

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