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生物 AI 技術取得新突破 加速分子進化開啟醫(yī)療新可能
2025年07月18日 16:28:29
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：2692
澳大利亞悉尼大學的研究團隊成功開發(fā)出名為 PROTEUS 的 “生物人工智能(AI)” 系統(tǒng)，為藥物研發(fā)和生物技術領域注入了強大動力。
近日，澳大利亞悉尼大學的研究團隊取得了一項重大科研突破，成功開發(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)和生物技術領域注入了強大動力，也讓個性化醫(yī)療和精準治療的實現(xiàn)更具希望。
PROTEUS 系統(tǒng)的核心是定向進化技術，這是一種在實驗室里模擬自然進化的成熟技術。不過，它有了全新的突破 —— 以往定向進化技術主要在細菌細胞中進行操作，而 PROTEUS 首次實現(xiàn)了在哺乳動物細胞中對分子進行進化。這意味著它能設計出更契合人類生理環(huán)境的蛋白質(zhì)等生物分子，因為哺乳動物細胞的環(huán)境與人類生理環(huán)境更為接近。同時，該系統(tǒng)能快速篩選數(shù)百萬種可能的分子序列，從中找出解決復雜生物問題的最佳方案。
團隊將 PROTEUS 比作生物界的機器學習系統(tǒng)。自然進化往往需要數(shù)年甚至數(shù)十年才能完成的過程，比如優(yōu)化 CRISPR 基因編輯工具效率，PROTEUS 在短時間內(nèi)就能完成。這就像為生物進化按下了 “加速鍵”，大大縮短了研發(fā)周期。
本次技術突破，關鍵在于嵌合病毒樣顆粒的設計。研究團隊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)。這個系統(tǒng)可以讓細胞同時處理多種解決方案，通過自然選擇淘汰無效的突變，最終篩選出最優(yōu)的分子。而且，PROTEUS 已經(jīng)通過了獨立實驗室的驗證，具有高度的穩(wěn)定性和可靠性。
借助 PROTEUS 系統(tǒng)，研究團隊已經(jīng)成功開發(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 DNA 損傷的納米抗體，這種納米抗體對癌癥的早期干預意義重大。不僅如此，PROTEUS 的應用范圍還很廣，其算法框架可以擴展到增強大多數(shù)蛋白質(zhì)和分子的功能，為藥物開發(fā)、mRNA 療法優(yōu)化等領域提供通用的解決方案。
定向進化技術曾因在細菌中的應用獲得 2018 年諾貝爾化學獎，而 PROTEUS 系統(tǒng)將該技術的應用擴展到了更復雜的哺乳動物系統(tǒng)，這是定向進化技術的一次重要跨越，也為分子機器學習領域開辟了新的方向。未來，隨著 PROTEUS 系統(tǒng)的不斷完善和應用拓展，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)帶來更多驚喜。
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