AI 设计病毒问世：首次设计完整基因组，16 种新型噬菌体可杀死大肠杆菌

8 月 7 日消息，英国 BBC 今天（8 月 7 日）发布博文，报道称美国斯坦福大学研究人员使用 AI 技术，在实验室环境下设计出可复现、具备完整功能的全新病毒。

研究人员表示，这是 AI 首次成功设计完整基因组，此次产出的 16 种新型病毒用于感染细菌，不会对人类构成威胁。

在接受 BBC 采访时，斯坦福大学助理教授布莱恩 · 希（Brian Hie）表示，AI 此前已用于设计新型抗生素，不过从技术上衡量，从零开始设计可存活病毒难度更高。

科研团队表示工作方式类似于 ChatGPT 等大语言模型，只不过大语言模型预测文本序列，而团队开发使用的 Evo1 和 Evo2 模型用于预测“生命语言”。

在模型训练方面，科研团队表示相关数据来自病毒、细菌、植物和人类的遗传代码；团队随后通过微调（Fine-tuning）模型，让其设计产出噬菌体（bacteriophage，只感染特定细菌物种的病毒）

注：在大语言模型中，是指使用任务特有的数据集，进一步训练经过预训练的大语言模型。预训练模型已经学习了很多一般信息，而微调有助于使它专精于特定领域。

为验证 AI 设计是否有效，斯坦福研究人员挑选了 302 个最有潜力的 AI 设计，并在实验室合成。结果显示，其中 16 个设计能有效杀死大肠杆菌（E. coli）。

开发新型噬菌体可能为抗生素耐药感染提供新治疗路径。报道指出，噬菌体疗法（phage therapy）被视为应对细菌感染上升趋势的潜在方案，尤其适用于无法用抗生素治疗的感染。

这项突破也显示 AI 已具备设计自然界之外新生物系统的能力，Hie 认为，这项能力可能通过开发新药物和新疗法，大幅改善人类健康。

此次研究中的噬菌体遗传代码长度约为 5,400 个碱基对（base pairs）。相比之下，最小活细胞基因组约为 500,000 个碱基对，人类基因组为 3,000,000,000 个碱基对。

Hie 表示，尝试设计一些简单生物“可能需要大量工作，但并非不可能”。他还称，团队“确实有兴趣朝这个方向努力”。

西班牙庞培法布拉大学合成生物学实验室教授 Marc Güell 表示，这项研究是“非常重要的转折点”，因为“历史上首次，人类开始在计算机上设计生物学”。

他称，这让人们可以想象更多应对人类重大挑战的可能性，包括开发用于治疗疾病的噬菌体、治疗遗传疾病的酶，以及可用于免疫疗法的抗体。

参考

• Generative design of bacteriophages with genome language models