创造自然界无有之物:AI首次设计新病毒背后的机遇与挑战

英国《金融时报》报道指出,美国研究人员借助人工智能的力量,成功开发出大自然从未产生过的全新病毒。这一突破性进展为合成生物学的发展树立了新的标杆,既能加快医疗创新的步伐,却又在生物防护领域激发了广泛忧虑。

美科学家首次用AI创造自然界不存在的病毒 引发担忧

A visualisation of the Phage Evo-Φ36 created by AI to kill E. coli bacteria © Samuel King位于加州的斯坦福大学科研小组推出了称为Evo 2的生成式AI系统。这一程序的核心功能在于它能够设计创建基因组——即存于DNA里、掌控生物生命活动的遗传代码。

通过这一系统的应用,科学家们合成了十六种人造的噬菌体。作为专门靶向细菌的微小病毒,这些噬菌体在治疗领域潜力巨大。

在对抗病原菌的战争中,噬菌体可充当传统抗生素的替代手段。

实验室的对照测试显示,人工设计的噬菌体在消灭E.coli大肠杆菌方面的效能超越了自然界的ΦX174噬菌体。而后者正是AI在创意设计过程中所参照的原型。该研究论文在周四刊登于《科学》杂志。

项目主持人布赖恩·希表示,本次研究首度印证了生成式AI能构建出功能完整的基因序列。他强调这是一项概念性的探索工作。选定噬菌体作为实验载体,正因其结构紧凑、学科底蕴深厚,且在分子医学与疗法领域具有广泛的应用价值。

他进一步指出,这套方法论可望逐步延伸至更为庞大的微生物(如细菌),乃至最终惠及更为复杂的生命体系。

来自DNA合成企业Genyro的行政总裁、基因研究专家阿德里安·伍尔夫森称,希博士这篇论著的历史分量无法高估。他形容这是生物学界的「莱特兄弟时刻」——我们从此转身,不再被动解读进化赋予的生物样本,而要主动探索前路无限的生物学想象空间。

AI所设计的Evo-Φ36噬菌体则展现了高效灭杀大肠杆菌的能力。

早在数十年前,东欧国家的医疗工作者就已将噬菌体疗法投入临床。医师会依据患者体内的病菌类型,精准配对相应的噬菌体,再借由局部涂敷、针剂注射或内服等多种途径,将其送到病灶。

然而,在欧美发达国家,该疗法始终未能获得广泛推广。究其原因,既有诊疗步骤繁琐的问题,也有病菌逐步演化出抗性的风险。

研究小组的另一名成员塞缪尔·金认为,人工智能技术的加入,可望让这种疗法重获关注。

他指出,抗药性病原菌日益增多的现象已成为公共卫生的紧迫问题,迫切需要开创新型的替代手段,而噬菌体疗法便属于这类突破性方案。

为保障安全性,本研究只采用了非致病性的大肠杆菌。所用的基因组语言模型更是未经感染高等生物的病毒数据教练,规避了可能的生物风险。

但前路如何,这项技术可望应用于更多的病毒品类,甚至可独立于自然基因组的基础,凭空创造出全新的生命形式。

该程序已对社会开放,任何使用者都能自由获取,随即用其打造新的遗传序列。

希补充说,团队暂无商业化意图。作为由基金会和国家科研拨款所支持的学术机构,他们肩负着普惠使用这项基础工具的使命。鉴于技术对人类健康与社会的潜在裨益,让更广泛的人群获得使用权乃必然选择。

在希看来,这项成果可能带来的医疗益处,足以抵消它落入恶意人士手中被滥用于生物恐怖的风险。

约翰斯·霍普金斯大学公卫安全中心的研究者托马斯·英格尔斯比和莫里茨·汉克则在《科学》同期刊文指出,该研究「抛出了关乎生物防护与监管的紧迫课题」。

二位学者既肯定了斯坦福研究的安全措施周密,又强调,现有的治理体系远不足以应对人工基因组学的技术浪潮。他们认为,问题的核心不在于此项技术是否会问世——它已然而生——而在于社会能否建构出足够有力的约束机制,既释放创新活力,又阻止其沦为危害工具。


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