“生物人工智能”系统创建，可模拟自然进化
科技日报北京7月13日电 （记者张梦然）澳大利亚悉尼大学研究团队开发出一种名为PROTEUS的“生物人工智能（AI）”系统。该系统通过模仿自然进化过程，能在几周内创造出具有新功能的分子，为药物研发和生物技术带来突破性进展。该成果发表在最新一期《自然·通讯》期刊上，不仅展示了生物技术与AI融合的前景，更可能为个性化医疗和精准治疗提供关键工具。
PROTEUS未来可优化mRNA疗法。图片来源：澳大利亚悉尼大学/美国科学促进会官网
PROTEUS系统基于定向进化技术，这是一种在实验室模拟自然进化力量的成熟方法，换句话说，是“将进化力量转化为可编程的生物系统”。与传统定向进化主要在细菌细胞中操作不同，PROTEUS首次实现在哺乳动物细胞中进化分子，从而能够设计出更适应人类生理环境的蛋白质和其他生物分子。这一创新使科学家能够快速筛选数百万种可能序列，找到解决复杂生物问题的最优解。
团队表示，PROTEUS就像生物界的机器学习系统。它可以在短时间内完成自然进化需要数年甚至数十年才能实现的过程，比如优化CRISPR基因编辑工具的效率，或设计出能精准关闭疾病基因的新分子。
团队已通过PROTEUS成功开发出两种新型分子：可药物调节的改良蛋白质和能检测DNA损伤的纳米抗体。后者对癌症早期干预具有重要意义。但PROTEUS的应用远不止于此，其算法框架可扩展至增强大多数蛋白质和分子的功能，为药物开发、mRNA疗法优化等领域提供通用解决方案。
技术突破的关键在于嵌合病毒样颗粒的设计。其团队将两种不同病毒家族的外壳与基因组合，创造出稳定且抗“作弊”的系统。这种设计允许细胞同时处理多种解决方案，通过自然选择淘汰无效突变，最终筛选出最优分子。PROTEUS已经过独立实验室验证，具有高度稳定性和可靠性，有望推动新一代酶、分子工具和疗法的发展。
PROTEUS的问世也标志着定向进化技术向哺乳动物系统的重要跨越。该技术曾因在细菌中的应用获得2018年诺贝尔化学奖，如今PROTEUS将其能力扩展到更复杂的生物环境，为解锁分子机器学习开辟了新维度。
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