澳大利亚科学家突破性实现哺乳动物细胞内分子定向进化，将自然需数十年的过程缩短至数周。

2025年7月，澳大利亚悉尼大学研究团队在《自然·通讯》期刊发表了一项突破性研究成果——名为PROTEUS的“生物人工智能系统”。该系统通过模仿自然进化过程，能够在几周内创造出具有新功能的分子，为药物研发和生物技术带来革命性进展。

PROTEUS系统的核心突破在于首次实现了在哺乳动物细胞中进化分子，而非传统定向进化技术常用的细菌细胞。这一创新使科学家能够设计出更适应人类生理环境的蛋白质和其他生物分子，为个性化医疗和精准治疗提供关键工具。

01 技术革新：实现哺乳动物细胞定向进化

PROTEUS系统的全称为“PROTein Evolution Using Selection”，即“利用筛选机制进行蛋白质进化”。该系统基于定向进化技术，这是一种曾在细菌应用中获得2018年诺贝尔化学奖的成熟方法。

与传统方法主要在细菌细胞中操作不同，PROTEUS实现了技术上的重大跨越——首次在哺乳动物细胞中进化分子。这一突破意味着科学家现在能够设计出更适应人类生理环境的蛋白质和其他生物分子。

研究团队巧妙设计了嵌合病毒样颗粒，将两种不同病毒家族的外壳与基因组合，创造出稳定且抗“作弊”的系统。这种设计允许细胞同时处理多种解决方案，通过自然选择淘汰无效突变，最终筛选出最优分子。

02 工作效能：数周完成自然数十年的进化过程

PROTEUS系统的工作机制令人惊叹。它可以在短时间内完成自然进化需要数年甚至数十年才能实现的过程。比如优化CRISPR基因编辑工具的效率，或设计出能精准关闭疾病基因的新分子。

系统运作时，科学家可以通过定期查看，了解系统是如何解决遗传问题的。这种高效筛选能力使研究人员能够快速筛选数百万种可能序列，找到解决复杂生物问题的最优解。

PROTEUS已经过独立实验室验证，具有高度稳定性和可靠性。该系统作为开源平台，将面向全球科研社区免费开放，旨在推动新一代酶、分子工具和治疗方法的发展。

03 应用成果：从癌症早期干预到mRNA疗法

研究团队已利用PROTEUS成功开发出两种新型分子：可药物调节的改良蛋白质和能检测DNA损伤的纳米抗体。后者对癌症早期干预具有重要意义。

能检测DNA损伤的纳米抗体尤其引人关注，因为DNA损伤是导致癌症的重要过程。这意味着PROTEUS在癌症早期干预方面具有重要应用价值。

PROTEUS的应用前景远不止于此。其算法框架可扩展至增强大多数蛋白质和分子的功能，为药物开发、mRNA疗法优化等领域提供通用解决方案。

04 系统意义：生物AI融合的开创性探索

PROTEUS的问世标志着定向进化技术向哺乳动物系统的重要跨越。该技术曾因在细菌中的应用获得2018年诺贝尔化学奖，如今PROTEUS将其能力扩展到更复杂的生物环境。

这项技术突破了自然进化的随机性和缓慢性，被广泛应用于工业酶改造、药物开发等领域。将人工智能融入定向进化技术，将进一步推动该技术向更高通量、更精准、更高效的方向发展。

悉尼大学查尔斯·珀金斯中心和百年研究所领导的研究团队已将PROTEUS开源，这将促进全球科学界采用该技术，加速先进酶、分子工具、治疗剂以及改进的基因编辑和mRNA药物的开发。

05 未来展望：生物AI的无限可能

PROTEUS系统展示了生物技术与AI融合的广阔前景。随着技术不断发展，类似PROTEUS的生物AI系统有望在更多领域发挥重要作用。

团队面临的挑战是如何让哺乳动物细胞在多轮进化与突变过程中保持稳定，同时避免系统“作弊”。他们通过创新性地使用嵌合病毒样颗粒成功解决了这一难题。

未来，生物AI系统可能不仅在实验室中发挥作用，还有望直接应用于临床环境，为个性化医疗提供全新解决方案。随着更多研究人员的参与和改进，生物AI技术有望加速整个药物研发和生物技术领域的创新步伐。

PROTEUS系统将定向进化技术成功应用于哺乳动物细胞，革新了分子创造流程。其创新设计的嵌合病毒样颗粒确保了系统稳定性，经独立实验室验证具有高度可靠性。

研究团队将系统开源共享，推动新一代酶、分子工具和疗法发展。PROTEUS展现了生物技术与人工智能融合的巨大潜力，为药物研发、精准医疗及生物技术领域带来突破性进展。