澳大利亚研究人员开发出一种新型研究系统，利用“生物人工智能”在哺乳动物细胞内直接设计和进化具有增强或全新功能的分子。这一创新系统名为 PROTEUS，为科学家开发更精确的研究工具或基因疗法提供了强大工具。
PROTEUS 利用“定向进化”技术，这是一种模拟自然进化过程的实验室技术。与传统方法需要数年时间不同，这种方法加快了进化周期，使得在几周内创造出具有新功能的分子成为可能。这一进展可能对新药的发现产生重大影响。
提升基因编辑技术
PROTEUS 可用于改进如 CRISPR 等基因编辑技术，提高其效率。“这意味着 PROTEUS 可以用来生成高度适应人体功能的新分子，”悉尼大学的 Greg Neely 教授解释说。“我们可以用它来制造用现有技术难以或根本无法制造的新药物。”
与此前主要在细菌细胞中进行的方法不同，PROTEUS 在哺乳动物细胞内进化分子。它可以探索数百万个尚未自然存在的潜在序列，解决复杂问题，找到人类研究人员可能需要多年才能发现的解决方案。
应用与潜力
研究人员已经使用 PROTEUS 开发出更容易受药物调控的改良蛋白版本，以及能够检测 DNA 损伤的纳米抗体——这是推动癌症发展的关键过程。然而，其应用远不止于此，它还可能改进大多数蛋白质和分子。
这项研究是在悉尼大学的查尔斯·珀金斯中心与百年研究所合作完成的。研究成果发表在《自然通讯》杂志上。
克服挑战
在细菌中开发定向进化技术的成果曾获得 2018 年诺贝尔化学奖。“定向进化的发明改变了生物化学的发展轨迹，”查尔斯·珀金斯中心的 Christopher Denes 博士表示。“现在，借助 PROTEUS，我们可以向哺乳动物细胞编程，让它解决我们尚不知如何解答的遗传问题。”
Denes 博士及其团队面临的一个重大挑战是确保哺乳动物细胞能够承受多轮进化周期，而不会通过找到简单的解决方案“作弊”。他们通过使用结合了不同病毒基因的嵌合病毒样颗粒克服了这一问题。
未来前景
这种设计使得细胞能够同时处理各种解决方案，成功的解决方案会变得占主导地位，而错误的解决方案则会消失。“PROTEUS 稳定、可靠，并已通过独立实验室验证，”Denes 博士表示。“我们欢迎其他实验室采用这一技术。”
Neely 教授补充道：“我们让这个系统对研究界开放源代码。我们的目标将是增强基因编辑技术，或微调 mRNA 药物，以实现更强大和特定的效果。”其潜在应用范围广泛，能够推动新酶类、分子工具和治疗药物的开发。
【全文结束】
