首次！美国科学家利用AI，从零生成功能性病毒
科技日报记者 张梦然
最新一期《科学》杂志发表研究显示， 美国科学家利用人工智能（AI）系统，从零开始设计出完整且功能正常的一种病毒——噬菌体， 并在实验中验证了这些人工设计的噬菌体能够有效对抗细菌。该成果标志着人们已迈入生成式基因组设计时代，但此类技术带来的生物安全问题也不容忽视。
从零开始设计出完整且功能正常的病毒——噬菌体。图片来源：斯坦福大学Arc研究所 这项突破由美国斯坦福大学与弧形研究所等机构人员共同完成。他们将此前开发的、曾引起轰动的Evo基因组语言模型，结合计算生物学方法和实验筛选技术，生成了完整的噬菌体基因组。噬菌体是一类专门感染细菌的病毒，在生物技术和细菌感染治疗领域具有重要价值。
团队以研究较为充分的ΦX174噬菌体为模型，通过计算手段设计了数百个候选基因组，随后通过实验从中识别出16个具有功能的人工噬菌体。这些工程噬菌体的基因序列和结构存在明显差异。
实验结果显示， 部分工程噬菌体的性能与自然界存在的同类噬菌体相当。 更值得关注的是，一些新设计的噬菌体能够克服两种对ΦX174噬菌体产生耐药性的大肠杆菌菌株的抗药性。
这一成果标志着AI引导的基因组设计向前迈出了重要一步。此前，由于基因、调控序列及其他遗传元件之间存在着极为复杂的相互作用关系，从零开始设计功能性基因组一直面临巨大困难。随着DNA测序和合成技术的不断进步，读取和书写完整基因组的能力越来越强，但设计具备完整功能的基因组仍然是科学界面临的重大挑战。
团队同时指出， AI设计和合成具备功能的生成式病毒基因组，也带来了不可忽视的生物安全问题， 未来从事全基因组设计工作的团队，应当在项目全周期内咨询安全领域的专业人士。他们认为，现有的安全框架经过调整后，可以适用于生成式基因组学领域，同时，在模型层面设置保护措施，例如将敏感的病毒序列排除在训练数据之外，也有助于降低潜在风险。
在同期发表的相关评论中专家指出，问题已经不是生成式病毒基因组的设计是否会出现，而是社会能否建立起有效的监督机制，使这类技术的益处得以发挥，同时防止其被用于造成严重伤害。
总编辑圈点
提起生成式AI，你会想到什么？是会聊天、写文案的小助手，还是能够一键生成图片或视频的“神器”？其实，这些只是它的“基本功”而已。在更硬核的专业领域，生成式AI正扮演着日益关键的角色，这项研究突破便是有力的佐证。不过，该成果令人喜忧参半：欣喜之处在于，AI助力科学家攻克了基因组设计的技术瓶颈；隐忧则在于，假如该技术被恶意用于设计致命病毒，后果将不堪设想。这提醒我们，随着AI技术的飞速迭代，其监管与治理绝非“远虑”，而是实实在在的“近忧”。
编辑：宋慈
审核：张爽