除了破译生命的构建模块，人工智能还在设计新的模块。科学家已利用生成式人工智能构建出能杀死耐药细菌的噬菌体。
还记得我们曾质疑人工智能能否在对抗耐药细菌的战争中扭转局面吗？答案刚刚获得了巨大而意外的推动。在一项读起来像科幻小说的突破中，由斯坦福大学计算生物学家布赖恩·希领导的研究团队利用生成式人工智能从头设计出一套完整的功能性噬菌体——能够杀死细菌的病毒。
这些由AI设计的“噬菌体”不仅在实验室测试中被证明可行，甚至在杀死耐药大肠杆菌方面优于某些天然噬菌体。如果该技术能安全扩展规模，它有望重塑医学，同时为传统抗生素提供强有力的替代方案。
从抗生素困境到AI希望
几十年来，我们一直陷入一个严峻的螺旋：细菌进化，药物停滞，超级细菌蔓延。传统抗生素往往打击面过广，不分益生菌和有害菌一并杀死，从而促使细菌进化出耐药性。噬菌体由此登场——这类病毒只靶向特定细菌，而不会破坏微生物组的其他部分。
噬菌体疗法并非新鲜事物；甚至在抗生素普及之前就已使用。但直到现在，噬菌体疗法依赖于天然存在的噬菌体，或对其进行仔细调整，这是一个缓慢且不精确的过程。借助人工智能，研究人员跳过了自然的等待过程。新一代噬菌体基因组模型（命名为Evo 1和Evo 2）在数百万基因组序列上进行了训练。
由此，人工智能生成了数百个候选噬菌体基因组（总计300个）。科学家随后合成了这些基因组，并在实验室培养皿中进行测试，直至找到16种能够感染并杀死耐药大肠杆菌菌株的有效噬菌体。
与以往专注于孤立基因或简单编辑的尝试不同，这是一种从碱基对开始的全基因组设计。其难度和风险都高出一个数量级。人工智能使研究人员能够在可能的基因组广阔空间中导航，并识别出在实际中“有效”的基因组。更令人鼓舞的是：在实验室测试中，几种AI设计的噬菌体表现优于参考天然噬菌体，展现出更快的杀菌速度和克服已产生耐药性细菌菌株的能力。
如果这种规模的设计——快速、大量新型噬菌体——能够应用于多种细菌，我们可能将迎来可定制的“按需”噬菌体疗法：针对特定细菌菌株量身定制，甚至可能在几天内完成。这将彻底改变我们对抗超级细菌的方式。
潜在风险
毫无疑问，前景广阔：在这个世界里，细菌感染将不再是死刑判决，因为AI设计的噬菌体会像制导导弹一样精准介入。靶向治疗、更少的副作用，以及对有益细菌的附带损伤减少。然而，存在严重注意事项，首先，这一突破仍处于早期阶段，AI设计的噬菌体仅在实验室培养皿中针对无害的大肠杆菌实验室菌株进行了测试。
其次，从实验室成功过渡到人体安全治疗，涉及稳定性、安全性和监管审批，将耗费大量时间和资源。由于人工智能可以探索超出自然界曾产生的遗传“空间”，存在双重用途风险：理论上，相同方法可能被滥用以设计有害病毒，引发生物安全担忧。因此，尽管这一发展带来一线希望，但在宣布抗生素过时之前，它需要谨慎、监督和全球伦理讨论。
突破背后的团队已提出下一步计划：扩展设计以靶向其他细菌，包括那些导致难以治疗感染的细菌；构建能随细菌进化而适应的噬菌体“鸡尾酒”；以及开发AI指导的噬菌体库以实现快速部署。其他研究实验室正在开发人工智能模型，以推荐最佳噬菌体组合或将噬菌体与抗生素或抗菌肽结合，试图在细菌进化曲线上领先一步。
这对于印度等国家可能具有变革性意义，那里的超级细菌危机正因抗生素滥用和人口增长而加剧。
为何应密切关注
这项工作的研究人员表示，AI设计的噬菌体可能标志着我们对抗感染的斗争进入一个截然不同的阶段。研究人员不再等待自然界提供有用的病毒，而是可以在屏幕上草拟候选者，然后仅在实验室中测试最有前景的设计。这种从发现到刻意设计的转变正是其引人注目之处。如果经得起进一步审查，它可能为医生提供一种比传统抗生素更快、更精准地应对耐药细菌的方法。
然而，这不是万能灵药。从实验室到临床的道路漫长，监管薄弱，双重用途风险不容否认。但只要负责任地处理，这仍可能是我们终结超级细菌时代的最佳机会。
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