《自然·化學(xué)工程》創(chuàng)刊號(hào)1月12日發(fā)表一項(xiàng)研究，報(bào)道了一個(gè)能對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行工程改造的、由人工智能(AI)驅(qū)動(dòng)的全自動(dòng)機(jī)器人。研究結(jié)果是對(duì)無(wú)需人類(lèi)干預(yù)的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和構(gòu)建的一次概念驗(yàn)證。
蛋白質(zhì)在所有生命形式中都起著重要作用。其各種功能廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)、化學(xué)和醫(yī)學(xué)。改造新的蛋白質(zhì)通常是個(gè)重復(fù)且費(fèi)力的過(guò)程，有時(shí)甚至要好多年才能完成。由于生物性狀和實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性，開(kāi)發(fā)一個(gè)能持續(xù)運(yùn)作不休息并能從產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)的全自動(dòng)系統(tǒng)，一直是個(gè)挑戰(zhàn)。
美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校團(tuán)隊(duì)此次設(shè)計(jì)了名為SAMPLE的機(jī)器人平臺(tái)。其能在沒(méi)有人類(lèi)干預(yù)或反饋的情況下快速改造蛋白質(zhì)。該平臺(tái)由AI驅(qū)動(dòng)，能學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)序列和功能間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出新的蛋白質(zhì)后把這些蛋白質(zhì)送到機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，再向AI算法進(jìn)行反饋，提升其理解。
為測(cè)試該系統(tǒng)，研究人員用4個(gè)SAMPLE智能體改造出了耐熱性更好的酶。雖然搜索行為不同，但每個(gè)SAMPLE智能體都能發(fā)現(xiàn)熱穩(wěn)定性更好的酶。團(tuán)隊(duì)估計(jì)，這個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)或許只要幾周就能改造完這些蛋白質(zhì)，而同樣任務(wù)人類(lèi)科學(xué)家可能需要6-12個(gè)月才能完成。
研究團(tuán)隊(duì)指出，獲取資源延遲、機(jī)器人故障和系統(tǒng)宕機(jī)可能會(huì)影響該機(jī)器人研發(fā)蛋白質(zhì)的總耗時(shí)。他們提議可利用該系統(tǒng)協(xié)助科學(xué)家按需發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)。
