编程细胞抗癌 AI让蛋白听话

论坛现场

詹姆斯·罗斯曼 记者 徐程 摄

改造细胞治疗癌症，人工智能设计蛋白质，甚至未来，生物制造将跳出医疗领域，惠及人类的衣食住行。上周六，世界顶尖科学家国际联合实验室论坛围绕国际上最热门的前沿研究——合成生物学，揭开中外科学家们对细胞进行人工设计和合成的神秘面纱，并对该领域的未来作出前瞻性的畅想。

西湖大学合成生物学与生物智造中心创始主任、德国工程院院士曾安平认为，人类社会正在面临能源、环境、食品、人口等前所未有的压力，合成生物和生物制造对解决这些全球挑战至关重要，“未来百年，人类社会大约三分之一的用品都依靠生物制造来完成。”

推动合成细胞新研究

从基因片段、DNA分子、基因调控网络与信号传导路径，到细胞的人工设计与合成，如今合成生物学正在快速发展，为人类了解生命本质打开了一扇新大门。2012年拉斯克基础医学研究奖得主、美国艺术与科学学院与美国国家科学院院士罗纳德·维尔正在推动一项合成细胞的基础研究，目前已有了一定的成果：研究人员人工设计并合成了一种抗原受体，将它嵌入细胞后再通过CAR-T疗法，有效抑制了癌症小鼠体内的肿瘤。“我们还在尝试在体内对骨髓细胞进行‘编程’，希望它能生成一些可以杀死癌细胞的因子。”

蛋白质可以更加“亲和”

2013年诺贝尔生理学或医学奖得主詹姆斯·罗斯曼在论坛上展示了如何“将突触囊刺入质膜进行突触神经传递”。科学家们还在尝试设计那些原本不存在于自然界中但更符合实际应用需求的蛋白质，并逐步运用在工业、农业、环保等领域。而人工智能技术等跨界科技加入，正成为合成生物学里这些不可能变可能的得力“合伙人”。芝加哥丰田计算技术研究所终身教授许锦波说，人工智能在蛋白质设计上正在发挥巨大的作用，他的研究团队已设计出超过100个甚至200个、300个氨基酸组成的蛋白质，“人工智能设计出来的蛋白更稳定、也更具亲和力，蛋白可以在极端高温下保持功能不丧失”。

合成生物学发展方兴未艾，“合成细胞”的普遍运用是否已经到来？专家们认为，合成细胞要真正实现大众运用，还有很长的路要走。罗斯曼认为，尽管科学家已能对微生物的基因组进行编辑，也能合成DNA片段，但人工合成细胞尚未闯过第一关：面对实验室之外的环境，是否能和自然细胞竞争并存活下来。在曾安平看来，合成生物从概念验证到实际应用还很远，目前90%的研究仍处于证明概念的阶段，未来除了要不断进行实验室的研究和探索，也需要经受伦理学、社会学考验。本报记者 马丹