科学家首次利用人工智能设计出具有功能的病毒，这一里程碑式突破既为新药研发带来希望，也引发了外界对技术安全管控的广泛担忧。
这批人工设计的病毒属于噬菌体，即专门感染细菌的特定病毒类型，目前已在全球范围内用于治疗顽固性细菌感染。实验室测试显示，由AI设计的一组噬菌体混合物成功杀灭了对天然噬菌体具有耐受性的大肠杆菌。
来自美国加州斯坦福大学的化学工程师布莱恩·希（Brian Hie）博士，使用基因组语言模型设计出具有功能的噬菌体基因组。这类模型是大语言模型在遗传学领域的对应产物，原理与AI聊天机器人背后的技术相似。这些病毒随后在实验室中被合成，并在培养皿中与大肠杆菌展开对抗。
研究团队在《科学》杂志上发表论文指出，能够"快速设计"基因组并针对特定细菌进行调优、同时克服耐药性，有望"彻底改变噬菌体疗法"并"拓展生物技术工具库"。
然而，研究人员也坦言，这项工作引发了"重要的生物安全、生物防护和生物安保方面的考量"，并呼吁其他从事全基因组设计的研究者"在项目全程咨询安全与保密专业人士"。
约翰斯·霍普金斯大学健康安全中心教授汤姆·英格尔斯比（Tom Inglesby）与莫里茨·汉克（Moritz Hanke）博士在同期刊发的评论文章中进一步强调："尽管这对生命科学应用前景可期，但同时也引发了紧迫的生物安全与生物安保问题。利用生成式AI合成病毒基因组的能力已经存在，但对其进行安全引导的治理机制尚未建立。"
希博士及其团队使用名为Evo1和Evo2的AI模型设计了上述新型病毒基因组。这两个模型基于来自200万株噬菌体的遗传数据训练而成。为降低生成危险病毒的风险，感染植物、人类或其他动物的病毒遗传信息被有意排除在训练数据之外。
AI共生成了数千套潜在基因组，研究人员从中筛选出约300套在实验室中合成。这些基因组被导入细菌后，细菌读取遗传信息并产出新型噬菌体。整个过程效率并不高——最终只有16株噬菌体具有活性，但将它们混合后，迅速克服了两种不同大肠杆菌菌株的耐受性。
噬菌体基因组体量极小，但英格尔斯比和汉克指出，这项研究已证明生成式AI能够创造出具有功能的病毒基因组。目前尚不清楚同样的方法能否应用于其他病毒，但两位研究者明确表示，不应将这类研究推进至可感染人类、动物或植物的病原体领域。
"这类基因组可能编码出现有反制措施无法遏制的新型病原体，"他们写道。
帝国理工学院合成基因组工程学教授汤姆·埃利斯（Tom Ellis）认为这项工作令人印象深刻，但也揭示了构建更复杂基因组的难度之高。"这在字面意义上是最小、最容易合成的基因组，"他说。
埃利斯表示，以危险病菌遗传信息训练的AI确实可能被用于设计更具危害性的病毒，但通过限制遗传数据访问权限、对危险样式基因组施加合成限制，可以在一定程度上加以管控。他补充道："各国政府已经在积极推进这方面的工作。"
"但说实话，"他说，"与直接利用现有病原体进行功能增益改造相比，AI全程设计并合成病毒或细菌基因组的威胁被严重夸大了——后者更为简便，也更可能构成真实的病原体威胁。"
伦敦国王学院科学与国际安全方向学者菲利帕·伦佐斯（Filippa Lentzos）博士认为，当前最关键的干预节点在于DNA的合成制造环节。"重要的是从更宏观的治理视角审视问题，而不是将监管目光仅聚焦于AI模型本身，"她表示，"分层治理的方式更为合理：围绕模型开发与访问建立保障机制、推行负责任的研究审查、加强合成筛查，以及完善实验室生物安全与生物安保体系。"
Q&A
Q1：AI设计的噬菌体是如何被制造出来并发挥作用的？
A：研究人员使用AI模型Evo1和Evo2生成数千套潜在基因组，从中筛选约300套，随后将这些基因组导入细菌，由细菌读取遗传信息并合成新型噬菌体。最终有16株噬菌体具有活性，其混合物成功克服了两种大肠杆菌菌株的耐药性。整个流程效率较低，但验证了生成式AI设计功能性病毒基因组的可行性。
Q2：这项AI设计病毒的研究在生物安全方面存在哪些风险？
A：研究人员和外部专家均指出，生成式AI合成病毒基因组的能力已存在，但相应的治理机制尚未建立。若AI以危险病原体数据训练，可能设计出现有反制手段无法应对的新型病毒。专家建议对模型开发与访问、研究审查、DNA合成筛查等环节采取分层管控措施。
Q3：AI设计病毒的技术对噬菌体疗法有什么意义？
A：噬菌体疗法是一种利用噬菌体治疗细菌感染的方法，目前主要用于对抗药物耐受性感染。AI设计病毒基因组的能力，可以快速针对特定细菌定制噬菌体并克服耐药性，有望显著提升噬菌体疗法的效果，并拓展相关生物技术工具的应用范围。
