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AI寫出完整噬菌體基因組:16個設計成活,也把生物安全推上檯面
研究人員以基因組模型設計近300種噬菌體,成功製成16種可感染實驗室大腸桿菌的病毒;成果展示AI生成生命系統的可能性,但尚非對付抗藥性細菌的臨床療法。
抗生素抗藥性迫使科學家尋找新的殺菌工具,而專門感染細菌的噬菌體,一直是重要候選。如今,研究人員更進一步,讓人工智慧不只修改幾段DNA,而是寫出完整病毒基因組,並在實驗室中製成能夠繁殖、感染與殺死大腸桿菌的噬菌體。
這項研究使用Evo系列基因組模型。據研究團隊說明,基礎模型從約200萬條噬菌體序列學習,再以14,466條微小噬菌體科(Microviridae)序列微調。研究人員從模型產生的結果中挑選285個候選基因組進行合成,最後有16個形成可存活的噬菌體;不到一成的成功率,也顯示模型距離可靠、可預測的病毒工程工具仍有一段距離。
實驗以天然噬菌體ΦX174為設計參照。部分AI生成噬菌體能感染並殺死非致病性的實驗室大腸桿菌C,或近緣的大腸桿菌W;其宿主範圍仍相當受限,未呈現可任意跨越物種的感染能力。這被視為首批由AI撰寫完整病毒基因組、再合成出可繁殖噬菌體的案例,意義主要在於證明基因組尺度的生物設計可行,而非交出一項可立即使用的醫療產品。
研究團隊也把生成噬菌體混合成雞尾酒,測試三株經實驗演化、已能抵抗ΦX174的大腸桿菌。這些組合在一至五次傳代內克服細菌的抵抗,而單獨使用ΦX174則失敗。不過,這裡的細菌抵抗的是天然噬菌體,不是抗生素;因此,將結果直接描述為已能消滅「抗生素抗藥菌」,會超出實驗證據。若要用於臨床感染,還須證明其對病原菌的效力、穩定性、免疫反應與體內安全性。
研究的另一道邊界來自ΦX174本身:它的基因組異常短小、結構相對簡單。能為這類病毒生成可運作的設計,並不代表模型已能掌握大型或構造複雜病毒,更不能推論它能安全設計感染人類、動物或植物的病毒。研究人員表示,訓練時排除了真核生物病毒序列,實驗也只使用非致病性的實驗室細菌。
然而,當AI可以產生完整且具有功能的病毒基因組,風險便不只存在於培養皿。生物安全專家主張,防線需同時涵蓋模型存取、研究審查、DNA合成訂單篩檢與實驗室隔離措施。這項成果眼下更像一個技術里程碑與治理壓力測試:它讓噬菌體療法的設計空間擴大,也迫使監管者提早思考,當「寫基因組」逐漸變成可規模化的運算工作,哪些能力應被開放、追蹤與限制。