参考动静网8月20日报导 英国《经济学人》周刊网站7月2日登载题为《人工智能模子正于帮忙构建合成卵白质》的文章，内容编译以下：

　　制造生物燃料脏乱、低效且昂贵。必需莳植、收成及加工年夜量玉米、年夜豆等作物，然后才能使用这些作物经由过程天然光互助用迟缓堆集的能量。位在西雅图的华盛顿年夜学卵白质设计研究所(IPD)的纳特·恩尼斯特认为，合成卵白质可以提高回报率。

　　恩尼斯特的方针是农作物的光互助用机制：起首简化并扩展它的规模，让其可以或许使用天然偏好的红光及蓝光之外的光。于更长的时间标准上，恩尼斯特及他的同事规划对于利用所捕捉能量的方式举行从头设计，用它来孕育发生碳氢化合物而不是糖。

　　改良卵白质以履行人类指令其实不是甚么新鲜事。例如，酶及抗体就持久忍耐着如许的急躁举动。但这其实不是恩尼斯特博士的目的。他没有对于现有卵白质举行修改，而是使用人工智能模子从零最先设计卵白质，使其针敌手头的使命到达最优状况。开初，这些卵白质会被植入适合的生物体(如植物或者细菌)中，于那里阐扬作用。但他但愿，终极这些卵白质可以或许自力运作，从而成为一种新型太阳能电池的基础。这类电池孕育发生的是汽油，而非电力。

　　于开展这项研究和其他各种项目(涵盖人工嗅觉、新冠疫苗等范畴)的历程中，由戴维·贝克(去年诺贝尔化学奖配合患上主)主持的卵白质设计研究所正将纳米技能这一曾经被大举炒作却结果寥寥的范畴带回其本源。数十年来，纳米技能曾经预示的“实用份子级工场”远景逐渐黯淡，沦为防晒霜身分、网球拍框架等产物的营销噱头。不外如今，这一范畴的最初承诺正强势回归。

　　虚拟工场

　　这类新型纳米技能的实现依靠在三个方面。其一，是可以或许搞清晰卵白质的布局怎样影响其功效。其二，是设计出氨基酸链(卵白质的基本构成单元)，这些氨基酸链有望折叠成预期的布局。其三，是于现实合成这些氨基酸链以前，经由过程计较举行验证，确保由此设计出的链确凿能出现出方针外形。

　　对于在第一个使命，贝克和其同事利用了RFdiffusion，这是他们开发的一种人工智能模子，可以按照卵白质的布局猜测其功效。该模子的实现方式与图象天生扩散模子近似，但利用的练习数据库包罗20多万种自然卵白质，而非照片及艺术品。

　　对于在第二个使命，他们的东西是ProteinMPNN。这款东西一样是于内部练习而成，它借助的数据库包罗了氨基酸于卵白质链中怎样彼此作用，以和这些链条碰到其他份子时怎样发生作用的相干信息。

　　对于在第三个使命，他们利用了RoseTTAFold，这是一种呆板进修模子，近似在贝克于20世纪90年月中期编写的软件。这一前驱者的影响力云云之年夜，乃至引发了AlphaFold的降生。AlphaFold是一种卵白质折叠人工智能模子，今朝获得“字母表”公司数十亿美元的撑持，其开发者是2024年诺贝尔化学奖患上主。

　　当这个虚拟工场孕育发生了一个设计，科学家们就能够经由过程合成适量的脱氧核糖核酸(DNA)并将其放入细菌或者酵母菌中来将设计转化为实际。然后就能够对于其举行测试，看看它是否真的能胜任事情。

　　除了了从头设计光互助用外，卵白质设计研究所的小组还有于开展一系列古怪离奇的其他项目。此中包括可以像锁子甲同样毗连起来制造新型织物的圆形卵白质纤维；有机-无机混淆质料(想一想骨头及珍珠母的时兴版)；用来消化难以处置惩罚的塑料并将其转化为有效的化学物资的酶；以和基在芯片的传感器，这种传感器经由过程让份子穿过卵白质孔道来辨认其身分。这种技能对于在DNA和其近亲核糖核酸(RNA)已经经存于，但贝克博士认为，它能拓展到更广泛的物资检测范畴，从而制造出素质上相称在人工嗅觉的装备。而这些还有仅仅长短医疗范畴的运用。

　　时机巨年夜

　　于医疗保健范畴，时机是巨年夜的。例如，卵白质设计研究所的新冠疫苗SKYCovione的事情道理是展示部门SARS-CoV-2刺突卵白的合成副本，以吸引免疫体系的留意。研究职员还有创造了有望转变蛇咬伤医治的卵白质。这些卵白质锁定并中及血液中的毒液份子，就像此刻用来完成这项使命的抗体同样，但它们更小，更易制造。

　　贝克及他的同事规划用相似的手腕霸占阿尔茨海默病——制造卵白质，与于患者年夜脑中发明的神经元斑块及神经纤维缠结的份子前体联合。他们还有但愿经由过程定制靶向核酸酶来改良基因编纂范畴。核酸酶是CRISPR-Cas复合物的“Cas”部门，是基因编纂中的份子铰剪。这些核酸酶会被设计成与特定的DNA序列联合，增长可编纂的DNA规模并降低脱靶编纂的危害。

　　其别人也于追随着贝克进步的程序。“字母表”公司有两个正于举行的卵白质设计项目，由得到诺贝尔奖的AlphaFold开发者之一德米斯·哈萨比斯牵头。此中一个是位在伦敦的“同构试验室”公司(Isomorphic Labs)项目。这是一家分拆公司，与药企礼来公司及诺华公司签署了合同来测试候选药物份子与靶卵白的彼此作用。另外一个是AlphaProteo项目，这是由google深层思维公司开发的一个体系，用在设计与特定靶点联合的卵白质。

　　差别计谋

　　其他公司则采纳了略有差别的计谋。位在加利福尼亚州埃默里维尔的Profluent及位在纽约的EvolutionaryScale正于构建卵白质设计的人工智能模子，这些模子其实不近似在图象天生软件，而是近似在为全世界谈天呆板人提供撑持的年夜型语言模子(LLM)。这些公司的模子将卵白质链中的氨基酸序列视为一段文本中的单词，并对于于数目重大的样本中发明的瓜葛举行阐发，来设计新奇有效的布局。

　　据Profluent首席履行官阿里·迈达尼说，该公司特别专注在研发新的CRISPR-Cas基因编纂东西。于这里，它的怪异卖点是一个包罗约莫500万个CRISPR-Cas卵白质复合物的精选数据库，它的人工智能模子已经经使用这个数据库举行了练习，以便设计出新的版本。

　　EvolutionaryScale正于进一步推进LLM要领。其版本ESM3不仅思量了卵白质的布局及功效，还有思量了氨基酸序列。该公司首席科学家亚历克斯·里夫斯暗示，练习数据库很是重大，它包罗28亿个条款。他还有谈到，他们不仅要研究单个卵白质，还有要创立一个虚拟细胞(卵白质于此中彼此作用)的开端类似模子。

　　于EvolutionaryScale的案例中，模子自己就是产物，将供规划出产卵白质药物及质料的公司利用。但很多偕行本身也于寻求立异，这类纳米技能新要领的后果今朝还有只是依稀可见。例如，从头设计光互助用必定会孕育发生远远凌驾生物燃料的影响，尤其是假如新要领可以于现有植物中阐扬作用。于适量留意安全性及消费者接管度的环境下，这可能提高作物产量。化学历程的产出率也存于巨年夜的晋升空间：很多酶比传统催化剂更高效。并且，与任何技能同样，也有可能实现一些不那末显而易见的冲破。

　　相称在硅芯片中逻辑门的卵白质让贝克感应高兴，这些卵白质可能用在节制细胞中的基因表达。他认为，从久远来看，这种卵白质逻辑门比芯片中的逻辑门更易重叠成三维阵列，从而实现更紧凑的设计。这于实践中将怎样运作？谁知道呢？无论如何，纳米技能的第二幕好像已经经拉开。（编译/沈丹琳）