澳大利亚悉尼大学研究团队成功开发出“生物人工智能”系统PROTEUS,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,在哺乳动物细胞进化分子方面实现突破,为药物研发和生物技术带来重大进展,成果发表于《自然·通讯》,该系统已开源,未来应用潜力巨大。
PROTEUS系统的诞生
澳大利亚悉尼大学研究团队开发出名为PROTEUS的“生物人工智能”系统,该成果发表在最新一期《自然·通讯》期刊上。PROTEUS系统基于“定向进化”技术,这种技术是一种模拟自然进化的实验室手段,能将原本需要数年甚至数十年的进化周期缩短至数周。与传统多在细菌细胞中进行的定向进化不同,PROTEUS实现了在哺乳动物细胞中的突破。
PROTEUS系统的工作原理与优势
研究人员可向PROTEUS系统输入待解决的问题,如“如何高效关闭人体内的致病基因”,系统便会自动探索数百万种可能的分子序列,筛选出最适配的解决方案。悉尼大学约翰与安妮·庄功能基因组学实验室主任格雷格·尼利教授表示,“这意味着我们能创造出更适应人体环境的分子,开发出当前技术难以实现的新药。”该系统的核心突破在于使用“嵌合病毒样颗粒”,即将一种病毒的外壳与另一种病毒的基因结合,既保证了哺乳动物细胞在多轮进化和突变中保持稳定,又避免了系统“走捷径”给出无关答案,让细胞能并行处理多种解决方案,优者留存,劣者淘汰。
PROTEUS系统的应用成果与前景
团队已利用该系统开发出可被药物更精准调控的蛋白质,以及能检测DNA损伤(癌症驱动过程)的纳米抗体。PROTEUS的应用不止于此,它能增强大多数蛋白质和分子的功能。目前,PROTEUS已被独立实验室验证,稳定性和鲁棒性得到认可,研究团队将其开源。未来,该技术有望助力基因编辑工具优化、mRNA药物精准改良等前沿领域,推动新一代疗法的诞生。首席研究员克里斯托弗·丹尼斯博士说,“现在,通过PROTEUS,我们能给哺乳动物细胞植入未知答案的基因问题,让系统持续运行,定期观察它如何解决挑战。”格雷格·尼利教授也提到,“我们向研究社区开源了这个系统,我们很高兴看到人们会用它来做什么,我们的目标将是增强基因编辑技术,或微调mRNA药物以获得更有效和更特异的作用。”
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