《自然》技术特写

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“自驱动实验室”是一种自主实验室，在其中，人工智能与自动化结合推动研究进展而无需人为干预。本期《自然》技术特写将探访一家位于瑞典的自驱动实验室，报道它的样貌、运作方式、能力与局限，以及研究人员如何与它协作。

MPRAs，即“大规模平行报告基因检测”，用于同时测量大量DNA序列的基因调控活性。它们为“基因组AI”系统提供数据，使其能够“设计”出具有特定活性的全新序列（例如在特定细胞类型中发挥作用的新型调控DNA用于基因治疗）。本期《自然》技术特写将重点介绍MPRAs的应用。

人工智能应用于抗生素发现主要有两种途径：利用AI从基因组序列推断某个生物体可能合成的代谢产物，进行合成和测试；利用AI直接设想全新的分子。本期《自然》技术特写将关注人工智能在抗生素诞生过程中的助力。

虚拟细胞，即通过计算机、AI对细胞工作方式进行详细模拟，本质上是一系列数学模型整体描述某个或全部生化过程。本期《自然》技术特写将介绍这些模型是什么、如何运作、可能的用途及现状。

本期《自然》技术特写将探讨表观基因组编辑常使用的基因组编辑系统，不是改变DNA序列，而是改变其在细胞中的化学修饰。这些修饰（如甲基化或乙酰化）会影响DNA在细胞中的读取方式，即决定基因是否表达，而不依赖于序列本身。

流行的CRISPR-Cas9系统会在DNA中产生双链断裂，复杂化编辑过程。有时这些断裂会通过修复机制引入突变，而不是预期的改动。相比之下，Prime editing和碱基编辑器无需这种破坏性断裂即可改变DNA序列，它们在需要精确基因组修改的人类基因治疗等应用中尤其有前景。即便如此，这些编辑器（以及其他方法）仍有无法做到的地方。本期《自然》技术特写将探讨不同方法的能力与局限，以及研究人员希望填补的技术空白。

本期《自然》技术特写将关注“无细胞蛋白表达”这种系统。它允许研究人员利用粗细胞提取物或混合纯化蛋白来表达特定蛋白。这在生物制造中常有应用，令研究人员能够控制合成环境，例如在合成生物制药时不必在细胞内生产再进行纯化。