科学家们创造了首个由人工智能 (AI) 设计的病毒，它们能够追踪并杀死大肠杆菌菌株。

“这是人工智能系统首次能够编写连贯的基因组序列，”加州斯坦福大学计算生物学家Brian Hie说道。“下一步是人工智能创造生命，”Hie说道，但他的同事Samuel King补充道，“为了设计出一个完整的生物体，还需要大量的实验进展。”

这项研究由 Hie、King 及其同事完成，于9月17日发布在预印本服务器 bioRxiv 上，目前尚未经过同行评审，但作者表示，这项研究展示了人工智能在设计治疗细菌感染的生物技术工具和疗法方面的潜力。Hie 说：“希望这样的策略能够补充现有的噬菌体治疗策略，并有朝一日增强疗法的效果，使其能够针对令人担忧的病原体。”

来自计算机的基因组

AI模型已被用于生成DNA序列、单个蛋白质和多组分复合物2。但由于基因之间复杂的相互作用以及基因复制和调控过程，设计整个基因组的挑战性要大得多。Hie表示，这些AI系统现在能够帮助科学家操纵高度复杂的生物系统，例如整个基因组。“许多重要的生物功能只有能够设计完整的基因组才能实现。”

 为了设计病毒基因组，研究人员使用了 Evo 1 和 Evo 2，这两个人工智能模型可以分析和生成 DNA、RNA 和蛋白质序列。首先，他们需要一个设计模板，这是一个起始序列，可以引导人工智能模型生成具有所需特征的基因组。他们选择了ΦX174，这是一种简单的单链DNA病毒，包含11个基因，共5,386个核苷酸，以及感染宿主并在宿主体内复制所需的所有遗传元件。

Evo模型已经在超过200万个噬菌体基因组上进行了训练，但研究人员进一步训练了这些模型——使用一种称为监督学习的方法——以生成类似ΦX174的病毒基因组，该基因组具有感染大肠杆菌菌株（尤其是那些对抗生素有耐药性的菌株）的特定功能。

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研究人员评估了数千个AI生成的序列，并将搜索范围缩小到302个可存活的噬菌体。大多数候选噬菌体与ΦX174的核苷酸同源性超过40%，但也有一些候选噬菌体拥有完全不同的编码序列。研究人员从AI设计的基因组中合成DNA，并将其插入宿主细菌中以培养噬菌体。随后，研究人员对这些噬菌体进行了实验测试，以观察它们是否能够感染并杀死大肠杆菌。

在302个AI设计的噬菌体中，约有16个表现出对大肠杆菌的宿主特异性，能够感染该细菌。研究人员发现，AI设计的噬菌体组合可以感染并杀死三种不同的大肠杆菌菌株，而野生型ΦX174则无法做到这一点。

金说：“这是一个相当令人惊讶的结果，对我们来说真的非常令人兴奋，因为它表明这种方法可能对治疗非常有用。”