科学家通过结合青蛙的皮肤细胞和神经细胞,创造了名为Xenobot的生物机器人。这些机器人能够自我组织、游泳、感知环境、做出决策并记忆,尽管没有大脑,仍能通过细胞间的化学信号展现复杂行为。这项研究为合成生物学和再生医学提供了新方向。
麻省理工学院的研究项目结合合成生物学与人工智能,开发针对特定病原体的可编程抗菌剂,以应对全球抗微生物耐药性危机,特别是在低收入国家。
生物制造是生物经济的核心,依赖细胞代谢生产产品。合成生物学与生物反应器工程的结合推动了智能制造技术的发展。AI和大数据的应用优化了生物制造过程,提高了效率,尤其在化妆品领域表现突出。庄英萍教授分享了相关研究成果,强调智能感知与调控的重要性。
庄英萍教授在2025年AI For Bioengineering暑期学校中分享了AI在高效生物制造的应用,探讨了生物制造与合成生物学的关系及其产品应用,强调生物反应器工程与AI、大数据结合的重要性,以推动生物经济的可持续发展。
谷歌DeepMind推出的AlphaGenome模型能够准确预测人类DNA变异对基因调控的影响,处理百万碱基序列,评估变异效应,具备高效的多模态预测能力,广泛应用于疾病机制研究和合成生物学。
1977年,桑格发现重叠基因(OLG)现象,病毒通过共享DNA区域实现功能叠加。华盛顿大学团队利用生成模型设计OLG,实验验证其结构稳定性和功能完整性,推动合成生物学应用,提高基因组设计效率。
本研究提出了一种新方法,通过将自然语言提示转化为空间向量场,引导模拟细胞朝向期望状态,为医学和合成生物学中的细胞控制系统奠定基础。
人工智能与合成生物学的结合推动生物分子在数据存储中的应用,生物系统与半导体技术的融合有望在新药研发和生物计算等领域取得突破,生物智能可能超越传统计算,促进生命科学的发展。
本研究开发了一种新型基因组重组生物(GRO),通过将翻译功能压缩至单一密码子,利用UAA作为唯一终止密码子,展示了非简并编码系统的潜力,为合成生物学和生物治疗提供了新方向。
生物工程正经历变革,生物、工程与技术的结合将重塑人类生活。再生医学、合成生物学和基因编辑等领域的快速发展,展现了在医疗、农业和环境可持续性方面的巨大潜力。然而,必须认真对待这些技术的伦理和公平性问题,以确保其惠及全人类。
合成生物学结合生物学、工程学和计算机科学,旨在设计新生物系统。人工智能(AI)提升了设计和优化能力,但也带来了测试和验证的挑战。文章探讨了AI在基因设计、蛋白质工程和代谢途径优化中的应用,以及在复杂生物系统中测试AI的困难,如数据质量和伦理问题。有效的测试方法包括实验验证和模拟。未来需发展标准化测试框架和实时测试能力,以确保AI系统的可靠性和伦理合规性。
IEEE近日公布了2025年奖项获奖者,MIT的四位教授和五位校友获奖。Regina Barzilay因其在AI和健康领域的创新机器学习算法获Frances E. Allen奖,James J. Collins因合成生物学的贡献获医疗技术创新奖。其他获奖者包括Roozbeh Jafari、William Oliver和Daniela Rus,他们在数字健康、量子计算和机器人领域表现突出。
《浪潮将至》探讨了人工智能、合成生物学和量子技术等颠覆性技术的影响。这些技术具有非对称性,能够以小力量对抗强大力量,改变生产力和制造业格局。然而,技术的普及和监管难度引发了对未来失业的担忧。作者建议在推进技术时,应考虑对工人的影响,以温和方式应对变革。
美国Arc研究所与斯坦福大学团队开发的机器学习模型Evo,能够高效解码和设计DNA、RNA及蛋白质序列。Evo基于数十亿基因序列,预测突变影响并设计新型CRISPR基因编辑器,可能改变合成生物学的未来。
中山大学团队开发了GraphEC,这是一种基于几何图学习的酶功能预测技术。它利用ESMFold预测结构和预训练的蛋白质语言模型,从蛋白质结构中提取功能信息。GraphEC能有效预测酶的活性位点、EC编号和最佳pH值,表现优于现有方法,具有在合成生物学和基因组学中的应用潜力。未来可通过改进结构质量和结合大型语言模型提升预测能力。
生物技术初创公司A-Alpha Bio发布了全球最大的蛋白质相互作用数据库AlphaSeq,包含超过7.5亿条数据,并以每月3M-50M的速度扩展。该数据库解决了蛋白质-蛋白质相互作用数据匮乏的问题,支持药物研发。A-Alpha Bio利用合成生物学和机器学习技术,加速抗体发现和优化。
研究人员利用自动化大设施平台技术和机器学习框架实现了代谢通路关键基因的自动同步进化,提高了底盘开发的速度和效率。优化启动子组合提高了柚皮素产量,成功合成了其他黄酮类化合物。中国合成生物产业需要加强核心技术研发,缩小与发达国家的差距。
该研究提出了扩散蛋白质语言模型(DPLM),展示了其在生成和预测蛋白质序列方面的强大能力。DPLM通过自监督学习和条件生成,能够生成结构合理且多样的蛋白质序列,并在不同预测任务中表现优异。此外,研究还介绍了用于DNA序列生成的潜在扩散模型DiscDiff及其在合成生物学中的应用潜力。
AI启用的合成生物学具有巨大潜力,但也增加了生物风险。需要建立预警系统来预防和缓解AI启用的生物危害。需要重新思考如何治理AI启用的合成生物学。
数字化时代和低廉的通信成本将彻底改变制造业,分散式生产和供应链将成为主流。自动化、3D打印和数字化是分散力量的关键,合成生物学和可再生能源将进一步推动商品和材料的分散生产。政治将在集权和分权之间摇摆,分权可能会再次加剧。未来的制造业将采用合成生物学和可再生能源等新技术在当地分散生产商品。
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