AI寫出70萬份病毒基因組，實(shí)驗(yàn)室做活了16個(gè)

8月7日消息，斯坦福大學(xué)和Arc Institute的研究人員用基因組語言模型Evo生成了約70萬份病毒基因組候選序列，從中篩選并合成285份，最終有16份在實(shí)驗(yàn)室里變成了能夠復(fù)制、感染并殺死大腸桿菌的噬菌體。相關(guān)研究8月6日發(fā)表于《科學(xué)》。

模型給出的并不是病毒成品，而是一串串DNA序列。研究人員負(fù)責(zé)篩選序列、合成DNA，再把它們送進(jìn)大腸桿菌。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)沒有反應(yīng)；少數(shù)培養(yǎng)皿上出現(xiàn)了透明斑點(diǎn)，意味著細(xì)菌已經(jīng)被新產(chǎn)生的病毒裂解。16個(gè)候選隨后通過測(cè)序、繁殖和宿主范圍測(cè)試。

過去的生成式生物模型已經(jīng)能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)和單個(gè)基因。這一次，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的是一整套能共同完成包裝、入侵和復(fù)制的病毒基因組。Phi X-174的基因組僅有數(shù)千個(gè)核苷酸，卻包含11個(gè)基因，編碼區(qū)存在重疊：改動(dòng)一段DNA，可能同時(shí)碰到幾個(gè)蛋白和調(diào)控元件。讓這些部件放在一起還能工作，本身就不容易。

它們能活，但沒有離開自然太遠(yuǎn)

研究團(tuán)隊(duì)選擇Phi X-174，首先是因?yàn)榘踩＿@是一種只感染細(xì)菌的噬菌體，也因?yàn)榛蚪M短、研究歷史長(zhǎng)，適合驗(yàn)證整套設(shè)計(jì)流程。Evo先讀過約9萬億個(gè)核苷酸，隨后又用約1.5萬個(gè)與Phi X-174接近的微小病毒科基因組做專門訓(xùn)練。

存活下來的16個(gè)病毒并非只是勉強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。Arc Institute披露，其中一些在競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)和裂解速度上超過天然Phi X-174。研究人員又把AI設(shè)計(jì)的噬菌體組成混合物進(jìn)行傳代；其中的病毒發(fā)生重組，1至5輪后突破了三種Phi X-174耐受大腸桿菌的防線。這個(gè)結(jié)果給噬菌體療法研發(fā)提供了一條新路：面對(duì)不斷產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌，研究人員可以先生成一批不一樣的候選，再靠實(shí)驗(yàn)挑出能用的。

但"自然界沒有"不等于"生物學(xué)上從未見過"。牛津大學(xué)研究人員Oliver Crook指出，這批病毒與天然物種仍很相似，依賴的也是相同生物機(jī)制。今年6月，一項(xiàng)針對(duì)這批Phi X-174設(shè)計(jì)的獨(dú)立分析還發(fā)現(xiàn)，Evo越看好的序列，通常越接近自然病毒。

至少在這組實(shí)驗(yàn)里，模型主要是在自然變化允許的范圍內(nèi)提高搜索效率。

安全那道閘，卡在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上

這次實(shí)驗(yàn)沒有涉及感染人的病毒。研究團(tuán)隊(duì)在訓(xùn)練Evo時(shí)剔除了感染人類的病毒，也排除了與其接近、能夠感染動(dòng)物、植物和真菌的病毒；實(shí)驗(yàn)使用的也是非致病性大腸桿菌。研究團(tuán)隊(duì)稱，這一版本的Evo不能生成人類病毒序列。

這道限制管住了這次實(shí)驗(yàn)，但換一套訓(xùn)練數(shù)據(jù)會(huì)怎樣，沒人知道。約翰斯·霍普金斯大學(xué)健康安全中心研究員Moritz Hanke擔(dān)心，未來的基因組模型可能被要求改寫流感等病毒的傳播能力或致死性。另一項(xiàng)獨(dú)立評(píng)估也提醒，從生成序列到制造出危險(xiǎn)病原體之間仍隔著合成、組裝、宿主適配和大量濕實(shí)驗(yàn)，今天的模型尚未自動(dòng)跨過這些環(huán)節(jié)。

美國政府7月底公布高風(fēng)險(xiǎn)生命科學(xué)研究政策，禁止聯(lián)邦資助使生物制劑變得更危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，并要求加強(qiáng)審查；美國國立衛(wèi)生研究院的具體實(shí)施要求仍在制定。按照該機(jī)構(gòu)向《紐約時(shí)報(bào)》提供的解釋，單純?cè)谟?jì)算機(jī)里生成病毒DNA，只有涉及"需要關(guān)注的實(shí)體"時(shí)才落入禁區(qū)。已知的病毒容易歸類；一段模型剛寫出來、自然界從未出現(xiàn)過的基因組，該按什么來判斷，目前沒有共識(shí)。

面對(duì)這種還沒在自然界出現(xiàn)過的序列，審查者該怎么判斷風(fēng)險(xiǎn)，目前沒有答案。（易句）

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