首个由AI设计出的病毒诞生了？斯坦福团队最新研究，或将助力解决重大健康难题

来源：学术经纬 2025-09-25 11:19

AI生成噬菌体组合在1~5代内就克服了所有三种菌株的耐药性，而单一的野生型ΦX174则完全失败。这表明AI设计出的策略或许在应对耐药菌方面非常有效。

利用人工智能（AI）工具，科学家可能已经创造了新的 生命奇迹 。

根据《自然》新闻栏目的报道，斯坦福大学研究团队设计出首个由AI设计的病毒，并且这类病毒能够有效锁定和杀死大肠杆菌。论文作者指出，这是人工智能首次编写出连贯的基因组序列，这种病毒设计策略或能助力噬菌体疗法的研发。需要指出的是，目前相关论文仅发表在预印本网站bioRxiv上，尚未经过同行审议。

在此之前，AI在蛋白质设计领域已取得惊人成就。诸如Evo系列的基础AI模型，已能成功生成单个蛋白质或类似CRISPR-Cas复合物这样的多组件系统。为了进一步扩展到病毒基因设计，研究者选取了Evo1和Evo2两个AI模型，用以分析和生成DNA、RNA和蛋白质序列。同时，他们使用了 X174作为设计模板和起始序列，来引导AI生成所需特征的基因组。

X174是一种可感染大肠杆菌的噬菌体，其基因组仅包含11个基因。这个尺寸恰到好处：它处于当前DNA合成技术成本可承受的上限之内，同时又足够复杂，能充分展示基因组尺度的设计能力。

图片来源：123RF

基础的Evo模型虽已在超过200万个噬菌体基因组上训练过，具备生成噬菌体序列的一定能力，但缺乏生成类似 X174这样特定基因组的可控性。为此，团队额外筛选了一个包含1.44万个微小噬菌体科（Microviridae）序列的数据集，并在该数据上对模型继续进行训练。经过大量训练，Evo学会了生成与 X174亲缘关系密切的基因变异，研究者也可以直接提出指令生成 X174样式的噬菌体序列。

研究人员评估了数千个AI生成的序列，大多数候选噬菌体与 X174的核苷酸同源性超过40%，但也有一些候选噬菌体拥有完全不同的编码序列。随后，研究人员对这些噬菌体进行了实验测试，观察它们是否能够感染并杀死大肠杆菌。在所有候选者中，有16个噬菌体表现出了对大肠杆菌的特异性感染作用。

▲AI设计、筛选示意图（图片来源：参考资料[1]）

根据研究者介绍，其中一个名为Evo- 2147的噬菌体拥有着392个突变。与它的天然近亲相比，它的平均核苷酸一致性仅为93.0%。他们认为按照某些分类学标准，该噬菌体足以被定义为一个新物种。

最后，研究者尝试探索了AI设计的噬菌体的治疗潜力，以及能否应对细菌的进化。他们培育了三种对 X174耐药的大肠杆菌菌株，然后使用由多种AI设计噬菌体组成的 鸡尾酒 疗法来对付这些耐药菌。结果，AI生成噬菌体组合在1~5代内就克服了所有三种菌株的耐药性，而单一的野生型 X174则完全失败。这表明AI设计出的策略或许在应对耐药菌方面非常有效。

值得一提的是，为了避免AI设计出的病毒序列对人类产生危害，研究者已经将能影响真核生物的病毒排除在AI训练数据之外。他们希望未来AI设计的噬菌体安全、可靠，能帮助治疗各种疾病和解决公共卫生难题，包括日益严重的细菌耐药性问题。

参考资料：

[1] World s first AI-designed viruses a step towards AI-generated life. Retrieved September 22, 2025 from https://www.nature.com/articles/d41586-025-03055-y

[2] How We Built the First AI-Generated Genomes. Retrieved September 22, 2025 from https://arcinstitute.org/news/hie-king-first-synthetic-phage

[3] King, S. H. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2025.09.12.675911 (2025).

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