在医学和生物技术领域，开发具有新功能或改进功能蛋白质的能力至关重要，但现有方法往往缓慢且费力。斯克里普斯研究所的科学家开发出一种合成生物学平台，可加速进化过程本身，使研究人员能在细胞内连续精准进化出具有新特性的蛋白质，速度达到自然进化的数千倍。该系统于2025年8月7日发表在《科学》杂志上的研究成果，代表着治疗癌症、神经退行性疾病等靶向蛋白工程的重大突破。
共同资深作者皮特·舒尔茨（Pete Schultz）指出："这相当于为进化过程安装了快进按钮。现在可以在不损伤细胞基因组或依赖劳动密集型步骤的情况下实现蛋白质连续精准进化。"
定向进化技术通过多轮DNA操作和测试（每轮耗时一周以上）筛选改良蛋白，而现有连续进化系统受限于技术复杂性和突变率。T7-ORACLE系统通过改造大肠杆菌（分子生物学常用模式生物），引入源自T7噬菌体的独立人工DNA复制系统，实现了生物大分子的持续超突变。该系统突变率高达常规水平的10万倍，同时保持细胞存活，并具备广泛适用于多种蛋白质靶标的特性。
该正交系统专门针对质粒DNA（小型环状遗传物质），完全不影响宿主基因组。通过改造T7 DNA聚合酶（病毒复制酶）实现高错误率，使目标基因在细胞分裂时（大肠杆菌约20分钟一代）持续突变。
共同资深作者克里斯蒂安·迪克斯（Christian Diercks）强调："这标志着连续进化的重大进展。现在每次细胞分裂都能完成一轮进化，相比传统每周一轮的效率大幅提升。"
实验中，研究人员将常见的抗生素抗性基因TEM-1 β-内酰胺酶导入系统，经一周演化，大肠杆菌对多种抗生素的耐药性提升至原始水平的5000倍。更令人惊讶的是，实验中观察到的突变与临床耐药性突变高度吻合，甚至出现了疗效更优的新突变组合。
"这不是关于TEM-1 β-内酰胺酶的论文"，迪克斯解释说，"这个基因只是验证系统效能的基准。关键是我们现在能用数天代替数月进化任何靶标蛋白，包括抗癌药物靶点和治疗酶。"
T7-ORACLE通过标准大肠杆菌培养和常规实验流程，突破了现有连续进化系统的复杂协议限制。"主要优势在于易用性"，迪克斯指出，"无需专业设备或特殊技能，任何已使用大肠杆菌的研究者都可轻松应用。"
该系统通过解偶联DNA复制、RNA转录和蛋白质翻译等基础生物过程与宿主基因组，为合成生物学开辟新途径。研究团队正聚焦于进化人类源性治疗酶和靶向癌症特异性蛋白序列的蛋白酶开发。
舒尔茨总结道："T7-ORACLE融合了理性蛋白设计与连续进化的最佳特性，使功能分子发现效率达到前所未有的高度。未来我们计划利用该系统进化能复制非天然核酸的聚合酶，这将开拓合成基因组学的新可能。"
参考文献：Diercks CS, Sondermann P, Rong C, 等. Science. 2025;389(6760):618-622.
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