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AI创世纪:生成式人工智能辅助CRISPR基因编辑

十一世纪是信息的世纪,二十一世纪也是生物的世纪。以计算机和互联网构成了当前社会的最基础的架构,这已经证明了前者。但是目前生物世纪的确定到来还亟待有所突破,以DNA为基础的基因技术尚处于初始阶段。近两年随着人工智能AI的飞速发展,AI已经可以解决很多之前只有人类才能完成的任务,一些人类不能完成的任务也可以开始有AI来辅助解决。

最新由加州伯克利一家初创企业Profluence提出一种基于生成AI的基因编辑项目,该项目使用一种称为CRISPR的基因编辑技术,该技术改变了人类研究和对抗疾病的方式 ,提供了一种改变导致镰状细胞性贫血和失明等遗传性疾病的基因的方法,其研发的科学家埃玛纽埃尔·沙尔庞捷和珍妮弗·杜德纳共同获得了2020年诺贝尔化学奖。

Profluence研究的预印本论文已经在biorxiv发表。和OpenAI一样该研究的底层也是使用生成式AI模型驱动,ChatGPT通过分析维基百科文章、书籍和聊天记录来学习生成语言,而OpenCRISPR-1则通过分析大量生物数据(包括科学家已经用来编辑人类DNA的微观机制)后创建了新的基因编辑器。

CRISPR方法主要使用自然界中发现的古细菌中收集的生物材料,使这些微生物能够抵抗细菌。而基于生成式AI则可以探索,组合、尝试各种新的组合模拟试验,得到可能需要数十亿年才能进化出来的自然材料,生成式AI基因编辑器更灵活、更强大。

针对人类DNA编辑,Profluence开源了其中一个基因编辑器OpenCRISPR-1,源码仓库托管在GitHub开源,OpenCRISPR-1允许个人、学术实验室和公司免费试验该技术,但其底层的人工智能模型目前还没有开源。

Profluence的技术由类似的人工智能模型驱动,该模型从氨基酸和核酸序列中学习,这些化合物定义了科学家用来编辑基因的微观生物机制。本质上,它分析了来自自然界的CRISPR 因编辑器的行为,并学习如何生成全新的基因编辑器。这些人工智能模型从序列中学习——无论是字符序列、单词序列、计算机代码序列还是氨基酸序列。Profluence尚未将这些合成基因编辑器进行临床试验,因此尚不清楚它们是否能够匹配或超过CRISPR的性能。但这一概念证明表明人工智能模型可以产生能够编辑人类基因组的东西。

生成式人工智能系统通常具有巨大的潜力,因为它们随着从越来越多的数据中学习而往往会快速改进。如果Profluence技术继续改进,科学家最终可以以更精确的方式编辑基因。未来,也许AI能帮助科学家能精准短时间获得所需的CRISPR从而实现人工基因编辑,真正实现人工制造基因、合成蛋白质,那一天也许才是生物世纪才算到来。

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