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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