美国斯坦福大学首次用AI设计病毒基因组，合成16种噬菌体

维度网讯，斯坦福大学研究人员借助生成式人工智能工具，首次设计出可在实验室中自我复制的完整病毒基因组，并据此合成了16种能够感染细菌的新病毒。这项研究被视为AI在合成生物学领域的一次关键进展，相关成果引发了对生物安全问题的讨论。

据斯坦福大学助理教授布莱恩·希（Brian Hie）介绍，生成式AI此前已被用于设计新型抗生素，但从零开始设计一个完整且能在细胞内复制的基因组，属于复杂度的新台阶。研究人员使用的AI模型Evo1和Evo2，其工作原理与ChatGPT等大型语言模型类似——后者预测文本序列，前者则使用病毒、细菌、植物和人类的遗传密码进行训练，进而预测生命的语言。研究人员设定模型生成一种只感染特定细菌的病毒类型，即噬菌体。

在实验室阶段，科学家从AI设计中筛选出302个最有前景的候选方案，并逐一合成，其中16种噬菌体被证实能够有效杀灭大肠杆菌。博士生塞缪尔·金（Samuel King）表示，当确认系统正常运作后，实验室研究推进迅速。

噬菌体疗法被视为应对抗生素耐药性感染的一种潜在方案。该项研究同时表明，AI有可能设计出自然界不存在的生物结构，这属于合成生物学范畴。希认为，该系统有潜力通过开发新药物和疗法来改善人类健康。

不过，相关安全担忧也随之而来。约翰斯·霍普金斯大学健康安全中心的托马斯·英格斯比（Thomas Inglesby）和莫里茨·汉克（Moritz Hanke）近期撰文指出，这些发现引发了紧迫的生物安全疑问。研究人员表示，问题已不再是生成性病毒基因组设计是否会出现，而是它能否在不造成严重伤害的前提下被使用。

为降低风险，斯坦福团队采取了一系列防范措施：将可能感染复杂生物的病毒从训练数据库中排除，研究仅使用噬菌体而非感染人类的病毒，所有实验均在安全实验室中完成。希认为，现有保障措施有助于确保技术被用于善意目的。

从规模上看，噬菌体的遗传密码约为5,400个碱基对，最小的活细胞基因组约为50万个碱基对，而人类基因组由30亿个碱基对组成。希表示，尝试构建更简单的生物体可能需要大量工作，但并非不可能，研究团队对此方向有兴趣。