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研究前沿

Science 论文:AI 首次从头设计出可自主复制的功能噬菌体,生物安全讨论升温

斯坦福大学与 Arc 研究所团队在《科学》杂志发表研究,利用基因组大模型 Evo 1 与 Evo 2,首次通过生成式 AI 从头设计出完整病毒基因组:在约 70 万个候选序列中筛选并合成 302 个,最终 16 个形成能感染并杀死大肠杆菌的活性噬菌体,部分繁殖速度快于天然病毒。该成果展示出生成式 AI 从“生成序列”走向“生成可运行生命实体”的能力,既为对抗耐药菌的噬菌体疗法提供新路径,也再次引发关于 AI 双用途风险的激烈讨论。

来源:《科学》(Science)论文,斯坦福大学与 Arc 研究所原标题:Generative AI designs functional bacteriophages from scratch查看原文
DNA 双螺旋与微小的病毒粒子交织,背景为基因序列数据流,蓝绿色调,象征 AI 与合成生物学的结合

图片来源:北京拓实科技原创

发生了什么

据《科学》杂志 8 月 6 日刊发的研究,美国斯坦福大学与 Arc 研究所团队利用基因组语言模型 Evo 1 和 Evo 2,首次以生成式 AI 从头设计了完整的病毒基因组。研究团队以约 1.5 万个与 Phi X-174 同家族的噬菌体序列对模型进行微调后,Evo 生成了约 70 万个候选基因组,团队从中筛选出 302 个最具前景的序列进行人工合成并转入细菌验证,最终 16 个由 AI 设计的序列成功形成能够正常复制并感染大肠杆菌的活性噬菌体,其中部分繁殖速度甚至超过天然病毒。

技术突破点

  • Evo 1 与 Evo 2 在数万亿个核苷酸序列上预训练,学习遗传密码的“语法”
  • 这是生成式 AI 首次被用于设计完整病毒基因组,而非单条基因片段
  • 所得噬菌体仅感染特定细菌、不感染人类,研究初衷是应对耐药菌问题的噬菌体疗法
  • 实验证实部分 AI 设计噬菌体可有效杀灭大肠杆菌,具备真实生物学功能

对企业读者与行业的启示

这项研究将生成式 AI 的应用边界从数字内容扩展到生命实体:模型输出的不再是文本或图像,而是能够自我复制、具备感染功能的生物体。对制药、生物技术和合成生物学企业而言,这意味着 AI 驱动的基因组设计可能显著加速新型抗菌疗法、工业酶和生物制剂的研发周期;同时,研究也再次把 AI 双用途风险(dual-use risk)摆上台面——同样的技术路径若被滥用,可能被用于设计更具威胁性的病原体。

需要客观看待的是,研究中的噬菌体仅感染大肠杆菌,对人体无直接威胁,且从 70 万候选到 16 个成功株的转化率表明,AI 设计距离“即插即用”仍有距离。围绕基因组大模型的生物安全治理、合成 DNA 订购审查等配套机制,将是行业与监管共同面对的下一个课题。

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