科学家创建生物学“人工智能”系统

澳大利亚科学家成功地开发了一种研究系统，该研究系统使用“生物人工智能”来设计和进化具有新功能或改进功能的分子，直接在哺乳动物细胞中。研究人员说，该系统提供了一种强大的新工具，该工具将帮助科学家开发更具体，有效的研究工具或基因疗法。

命名为Proteus（使用选择的蛋白质进化）系统利用“定向进化”，这是一种模仿进化的自然力量的实验室技术。但是，这种方法并没有花几年或几十年，而是加速了进化和自然选择的循环，从而使它们能够在几周内创建具有新功能的分子。

这可能会直接影响寻找新的，更有效的药物。例如，该系统可用于改善CRISPR等基因编辑技术以提高其有效性。

“这意味着Proteus可用于生成高度调节以在我们体内发挥作用的新分子，我们可以使用它来制造新的药物，而这些药物本来很难或不可能使用当前技术来制造。”悉尼大学的John和Anne Chong Lab博士的职能基因组学主管Greg Neely教授说。

“我们的工作是新的，这是指导进化主要起作用的细菌细胞，而proteus可以在哺乳动物细胞。”

可以通过不确定的解决方案给Proteus一个问题，例如用户在提示中为人工智能平台进食。例如，问题可能是如何有效地关闭体内的人类疾病基因。

然后，Proteus使用定向进化来探索尚未自然存在的数百万个可能的序列，并发现具有高度适应该问题的特性的分子。这意味着Proteus可以帮助找到一种通常需要人类研究人员几年来解决的解决方案。

研究人员报告说，他们使用proteus开发了可以更容易受到药物调节的蛋白质的改进版本，以及可以检测DNA损伤的纳米型（Mini版本的抗体版本），这是驱动癌症的重要过程。但是，他们说proteus不限于此，可以用来增强大多数蛋白质和分子的功能。

调查结果报告在自然通讯随着研究在悉尼大学查尔斯·珀金斯中心（Charles Perkins Center）与百年学院的合作者一起进行。

解锁分子机器

首先在细菌中进行的定向进化的最初发展是由2018年贵族化学奖。

"The invention of directed evolution changed the trajectory of biochemistry. Now, with PROTEUS, we can program a mammalian cell with a genetic problem we aren't sure how to solve. Letting our system run continuously means we can check in regularly to understand just how the system is solving our genetic challenge," said lead researcher Dr. Christopher Denes from the Charles Perkins Centre and School of Life and Environmental Sciences

Denes博士和团队面临的最大挑战是如何确保哺乳动物细胞可以承受多个周期进化和突变并保持稳定，没有系统“作弊”并提出一个不回答预期问题的琐碎解决方案。

他们发现关键是使用类似嵌合病毒的颗粒，该设计包括吸收一种病毒的外壳并将其与另一种病毒的基因结合在一起，该病毒阻止了系统的作弊。

该设计使用了两个显着不同的病毒家族的部分，创造了两者中最好的。所得系统允许单元平行处理许多不同可能的解决方案，而改进的解决方案赢得了胜利并变得更有主导，而不正确的解决方案则消失了。

Denes博士说：“ Proteus稳定，健壮，已通过独立实验室进行了验证。我们欢迎其他实验室采用这种技术。通过应用Proteus，我们希望增强新一代酶，分子工具和治疗学的发展。”

“我们为此系统开源了研究社区，我们很高兴看到人们使用它的目的，我们的目标是增强基因编辑技术，或微调mRNA药物以提高有力和具体的影响。”