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澳大利亞悉尼大學研究團隊開發出一種名為PROTEUS的“生物人工智能（AI）”系統。該系統通過模仿自然進化過程，能在幾周內創造出具有新功能的分子，為藥物研發和生物技術帶來突破性進展。該成果發表在最新一期《自然·通訊》期刊上，不僅展示了生物技術與AI融合的前景，更可能為個性化醫療和精準治療提供關鍵工具。
PROTEUS系統基于定向進化技術，這是一種在實驗室模擬自然進化力量的成熟方法，換句話說，是“將進化力量轉化為可編程的生物系統”。與傳統定向進化主要在細菌細胞中操作不同，PROTEUS首次實現在哺乳動物細胞中進化分子，從而能夠設計出更適應人類生理環境的蛋白質和其他生物分子。這一創新使科學家能夠快速篩選數百萬種可能序列，找到解決復雜生物問題的最優解。
團隊表示，PROTEUS就像生物界的機器學習系統。它可以在短時間內完成自然進化需要數年甚至數十年才能實現的過程，比如優化CRISPR基因編輯工具的效率，或設計出能精準關閉疾病基因的新分子。
團隊已通過PROTEUS成功開發出兩種新型分子：可藥物調節的改良蛋白質和能檢測DNA損傷的納米抗體。后者對癌癥早期干預具有重要意義。但PROTEUS的應用遠不止于此，其算法框架可擴展至增強大多數蛋白質和分子的功能，為藥物開發、mRNA療法優化等領域提供通用解決方案。
技術突破的關鍵在于嵌合病毒樣顆粒的設計。其團隊將兩種不同病毒家族的外殼與基因組合，創造出穩定且抗“作弊”的系統。這種設計允許細胞同時處理多種解決方案，通過自然選擇淘汰無效突變，最終篩選出最優分子。PROTEUS已經過獨立實驗室驗證，具有高度穩定性和可靠性，有望推動新一代酶、分子工具和療法的發展。
PROTEUS的問世也標志著定向進化技術向哺乳動物系統的重要跨越。該技術曾因在細菌中的應用獲得2018年諾貝爾化學獎，如今PROTEUS將其能力擴展到更復雜的生物環境，為解鎖分子機器學習開辟了新維度。
來源：科技日報
