《Science》发表AI设计噬菌体研究,产生16个可存活基因组

《Science》于2026年8月6日发表了经同行评审的研究,显示Arc研究所和斯坦福大学的研究人员利用Evo 1和Evo 2生成的基因组,生产出16个可存活的噬菌体。

这些病毒感染的实验室菌株为大肠杆菌,排除了感染人类的风险,展示了功能性全基因组设计,同时留下了更广泛的生物安全和治理问题尚未解决。

研究团队使用Evo 1和Evo 2生成以ΦX174为蓝本的完整基因组,ΦX174是一种感染细菌的噬菌体。研究人员合成了候选DNA,并测试其是否能产生在实验室大肠杆菌中复制的病毒。这些是细菌特异性噬菌体,而非能够感染人类的病毒。

从预印本到期刊发表

全基因组设计比生成单一蛋白质要求更高,因为多个基因、调控元件、包装信号和重叠阅读框必须协同工作。Arc表示,团队在14,466个微小噬菌体科序列上对模型进行了微调,并为ΦX174紧凑的5,386个核苷酸、11个基因的基因组构建了自定义注释流程。

Arc的技术报告称,其实验方案测试了285个设计。16个候选物引起了细菌生长抑制,经序列验证,并被扩增为工作储备液。《Science》摘要报告称,这些噬菌体具有不同的适应度特征;冷冻电镜还确认,其中一个生成的噬菌体在其衣壳中使用了进化上遥远的DNA包装蛋白。

根据Arc的数据,功能性基因组相对于其最近的自然匹配包含67至392个突变。所有16个均保留了对大肠杆菌C和相关大肠杆菌W株的受限趋向性,在测试的其他六种菌株上无生长。这是本实验中受控宿主特异性的证据,而非证明生成的基因组在未来所有情况下都保持安全。

潜在用途与安全边界

《Science》摘要称,生成的噬菌体混合物迅速克服了对ΦX174耐药的大肠杆菌菌株,指向了针对快速进化的细菌病原体的潜在噬菌体疗法。这仍然是实验室结果,并未确立临床治疗方法。

Arc表示,实验使用了非致病性细菌宿主,并从模型的训练数据中排除了感染人类的病毒。这些预防措施缩小了本实验的风险,但并未解决更具能力的基因组设计系统的治理问题。Axios报道称,同期《Science》期刊上生物安全专家撰文呼吁为生成式基因组学设立更强有力的护栏。

对于计算生物学团队而言,实际教训是,看似合理的序列生成只是第一道门槛。湿实验验证、宿主范围测试、序列筛选、访问控制和生物防护仍然是任何负责任的基因组设计计划中不可或缺的组成部分。

(素材来自:Science 智算芯能前沿网综合)

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