梦幻联动 — AI×合成生物学的璀璨碰撞

时间:2024-08-08 10:07:00 来源:网络   阅读量:11338   会员投稿

当科技力量遇上生命奥秘,会碰撞出怎样的火花?如何能在浩瀚的生物系统中精准定位、优化乃至创造新的生命形态?人工智能(AI)和合成生物学这两大前沿领域的融合,正在掀起一场足以改变人类未来的科技革命。

近日,伊利诺伊大学赵惠民教授团队联合马萨里克大学、劳伦斯伯克利国家实验室等团队,在 ACS Synthetic Biology 的特刊中给出了答案——“Special Issue on Artificial Intelligence for Synthetic Biology”。他们深度探索了AI/ML(人工智能/机器学习)如何赋能合成生物学,解锁了从蛋白质设计到代谢工程,再到基因组挖掘的一系列成就。

图片来源于 ACS Synthetic Biology

AI如何成为合成生物学的“超级助手”?

AI驱动的蛋白质工程:精准设计,功能升级

AI如同一把精密的手术刀,能够深入到蛋白质的每一个细微之处。通过大规模数据分析和机器学习算法,科学家能够以准确的精度设计蛋白质,无论是提高产量还是优化功能,都变得触手可及。

例如:O'Neill团队开发的信号肽元件工具包,利用机器学习优化载体设计,使生物制药蛋白的产量较行业标准提升1.8倍以上,展现了AI在提升生产效率上的巨大潜力。

AI优化的生物工厂:效率翻倍,产量飙升

在代谢工程中,AI扮演了“超级优化师”的角色。通过模拟和预测复杂的生物反应过程,AI能够找到最优的生产路径,提高生产效率,减少资源消耗。

例如:Khamwachirapithak团队通过机器学习,在酿酒酵母中实现了环境温度和高温下生物乙醇产量的显著提升,为生物能源领域带来新突破。

ML助力基因组挖掘:发现新型生物活性分子

基因组是生命的蓝图,而AI则是解锁这些宝藏的钥匙。利用ML(机器学习)技术,科学家能够高效地挖掘基因组中的潜在资源,发现新型天然产物和生物活性分子。

例如:Dallo团队利用高密度gRNA平铺、相关性分析和机器学习,研究了Synechococcus sp. PCC 7002中CRISPRi的gRNA设计原则,为基因编辑技术注入了新的智能元素。

AI文献挖掘:知识的海洋导航者

面对浩瀚的科学文献,AI成为了我们的得力助手。通过自然语言处理和主题建模技术,AI能够高效地提取和整理文献中的有用信息,为科研人员提供精准的指引。

例如:Meier等人使用主题建模创建了合成生物学内研究主题的综合地图,并使用合著网络来获得该学科的系统视图。不仅加速了科学发现的速度,更为跨学科合作搭建了坚实的桥梁。

人工智能可用于增强和加速合成生物学过程中的每一个环节

展望未来,科技融合的无限可能

尽管AI在合成生物学中的应用仍面临诸多挑战,但这一领域的无限潜力已初露锋芒。随着技术的不断进步和应用的深入拓展,我们相信AI与合成生物学的结合将为人类带来更加美好的未来。从疾病治疗到环境保护,从能源开发到生物制造,AI与合成生物学的科技融合正引领我们走向一个全新的生命科技时代!

泓迅生物:科技革命的推动者

作为合成生物学领域的佼佼者,泓迅生物秉承“合成引领创新,创新服务大众”的理念,不断深化AI与合成生物学的融合创新,为客户提供更加优质、高效的服务与产品。

我们先进的设计和制造为客户提供合成生物学赋能技术服务。从序列设计、基因合成到蛋白工程,从菌株改造到生物工艺优化,助力科学家攻克更多科研难题!为生命科学研究、合成生物学开发、抗体药物筛选、疫苗研发、分子育种及DNA信息储存等领域提供强有力的支持。

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Reference
García Martín H, Mazurenko S, Zhao H. Special Issue on Artificial Intelligence for Synthetic Biology[J]. ACS synthetic biology, 2024, 13(2): 408-410.


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