Profluent发布首个AI设计基因编辑器，精准改写人类DNA

Profluent发布首个AI设计基因编辑器，精准改写人类DNA

2024年4月，AI蛋白质设计公司Profluent宣布推出OpenCRISPRTM计划，发布了世界首个开源的人工智能生成基因编辑器——OpenCRISPR-1。这一突破性进展不仅展示了AI在生物技术领域的强大能力，还为基因编辑技术的未来发展开辟了新的道路。

技术突破：AI设计的基因编辑器

OpenCRISPR-1是完全由AI设计的基因编辑器，其开发过程类似于ChatGPT生成文章的方式。Profluent公司使用了一个在大规模序列和生物背景中训练的大语言模型（LLM），生成了数百万种不同的非天然CRISPR样蛋白，从而指数级扩展了几乎所有已知的CRISPR家族。

具体来说，OpenCRISPR-1由一个Cas9样蛋白和引导RNA（gRNA）组成。与传统的SpCas9相比，OpenCRISPR-1的Cas9样蛋白有400个氨基酸突变，与任何已知的天然CRISPR相关蛋白相比也有近200个突变。尽管如此，它在人类细胞中显示出了相当或更好的基因编辑活性和特异性。

研究团队在人类HEK293T细胞系中测试了OpenCRISPR-1，发现其在多个基因组靶点的编辑效率与SpCas9相当，且具有更高的特异性。特别是在脱靶效应方面，OpenCRISPR-1在特定的脱靶位点上显示出95%的编辑减少，中位数的非预期遗传插入和删除率低于1%。

开源与商业化：推动技术普及

值得注意的是，OpenCRISPR-1是开源的，不仅可以免费用于科学研究，而且可以免费用于商业用途。这一举措为提高基因编辑疗法的可及性以及降低基因编辑疗法成本铺平了道路，有助于加速开发目前无法治愈的数千种遗传病的治疗方法。

Profluent公司鼓励人们使用和测试OpenCRISPR-1，并提供反馈，从而帮助迭代和推进OpenCRISPRTM计划。尽管如此，Profluent公司并未开源其AI技术本身，而是选择只开源AI生成的基因编辑工具。

潜在应用：从疾病治疗到个性化医疗

OpenCRISPR-1的出现为遗传疾病治疗带来了新的希望。与传统的CRISPR-Cas9技术不同，OpenCRISPR-1设计的分子是完全合成的，不存在自然界中，这为开发CRISPR药物开辟了新途径。例如，它可以用于治疗镰状细胞性贫血、β-地中海贫血等遗传性疾病，这些疾病在过去往往束手无策，而现在则可以通过基因编辑直接修改导致疾病的基因。

此外，OpenCRISPR-1还展示了碱基编辑（Base Editing）的功能，当与AI生成的脱氨酶结合时，能够在一组目标位点实现稳健的A-to-G编辑。这一特性为更精确的基因编辑提供了新的可能性，有望在个性化医疗领域发挥重要作用。

伦理与安全：需要谨慎对待的新技术

尽管AI设计的基因编辑器潜力巨大，但其带来的伦理和安全问题也不容忽视。例如，完全合成的基因编辑工具可能带来未知的生物安全风险，而基因编辑技术的广泛应用也可能引发伦理争议。因此，未来在推进这项技术的同时，还需要建立相应的监管框架，确保其安全和负责任的使用。

未来展望：AI与生物技术的深度融合

Profluent公司的这一突破标志着基因编辑新时代的开始，在这个时代，人工智能在设计可能彻底改变医学的工具方面发挥着核心作用。随着这项技术的不断发展，我们有望看到更多由AI设计的基因编辑工具出现，它们将为疾病治疗、生物研究乃至整个医疗行业带来革命性的变化。

然而，要实现这一愿景，还需要克服许多挑战，包括技术本身的进一步优化、伦理和法律框架的完善，以及公众对基因编辑技术的接受程度。尽管如此，OpenCRISPR-1的发布无疑为这一领域的未来发展注入了新的动力，让我们期待AI与生物技术的深度融合能够为人类带来更多福祉。