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全球首个完整生命周期人造细胞问世 百嘉医疗董事长何为无称其为里程碑突破 但离自主生命尚早

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全球首个完整生命周期人造细胞问世 百嘉医疗董事长何为无称其为里程碑突破 但离自主生命尚早

搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目第158期,本期嘉宾是百嘉医疗董事长何为无。

嘉宾简介:

何为无(Wei-Wu He),美国贝勒医学院分子生物学博士,曾在梅奥医学中心、哈佛大学医学院附属麻省总医院从事博士后研究,拥有宾夕法尼亚大学沃顿商学院工商管理硕士学位,现任百嘉医疗董事长。

划重点:

1. 人工合成细胞SpudCell被视为里程碑式突破,首次实现生物大分子组装成可复制体系,为理解生命本质迈出关键一步。

2. 人生如泰坦尼克号从伦敦驶向纽约,原定航程可活100岁,但途中有冰山。精准医疗如同在启航前安装雷达与GPS,借由AI计算预判冰山位置及碰撞时间。

3. 唯有历经行业磨难与挫折,在实践中沉淀不可替代的经验与判断力,摒弃短期功利思维,方能获得真正进步。

出品|搜狐科技

作者|周锦童

生命如何诞生并不断迭代,一直是科学界最宏大且神秘的命题。长久以来,科研人员致力于探索能否仅凭纯粹化学物质,从零开始复刻生命的完整运转逻辑。

近期,美国明尼苏达大学科研团队交出了一份突破性答卷:他们成功打造出全球首个具备完整生命周期的人工合成细胞SpudCell(土豆细胞),这一成果颠覆了传统合成细胞的技术边界。

与以往仅能实现单一生命功能的人造细胞不同,这款全新合成细胞完全由非生命化学成分自下而上组装而成。它无需天然生物原料加持,即可自主完成营养摄取、个体生长、基因复制以及细胞分裂全套过程,甚至能实现多代繁殖与种群竞争。

这项研究意味着什么?距离真正自主存活的合成细胞还有多远?存在哪些不足?带着这些疑问,搜狐科技专访了百嘉医疗董事长何为无博士。

SpudCell是里程碑式的突破

谈及此话题,何为无首先回顾了其导师克莱格·文特尔(J. Craig Venter)当年的著名实验。2010年,文特尔团队将一套完全化学合成的DNA植入已有细菌空壳,使细胞“复活”。但这仅算“借壳上市”,因骨架现成,只是替换了DNA。

随后,团队转向“最小基因组”探索,旨在弄清生命自主复制所需的最少基因数量。人类从父母继承约60亿碱基对,从单细胞分裂出完整个体后还能运转几十年,其精密程度远超任何人造机器。

在何为无看来,DNA犹如手机操作系统,蛋白质则是运行其上的App。肝脏、免疫系统各有专属功能App,人类一直追问:能否从零制造出一个“活”的东西?

“明尼苏达大学的突破算是往前迈了一步。”何为无解释道,“过去雷电模拟实验仅能合成简单氨基酸、脂肪等基础生物分子,始终无法培育出完整活细胞。此次研究通过极简基因指令搭配人工合成脂质细胞膜,成功组装出具备基础生命活性的细胞,这是对生命底层原理的一次重要探索。”

不过,何为无也坦率指出,SpudCell离真正意义上的“自主生命”尚远。“它只能复制5到10代便停止,无法实现持续传代增殖,还不如大肠杆菌这种最简单细菌,后者一晚上就能长几公分。”

“此外,该细胞分裂机制缺乏真核细胞成熟的分裂调控体系,无法自主合成核糖体、ATP等核心功能物质。”何为无补充道,“核糖体是蛋白质合成的核心机器,SpudCell既不能制造新的,也无法清除老化的,必须持续从外部‘喂养’。”

这说明人类尚未完全搞清楚需加入何种关键信号才能让它持续“存活”。尽管如此,何为无认为这仍是里程碑式突破,首次将生物大分子组装成可复制体系,是理解生命本质的重要一步。

关于伦理问题,何为无观点明确:合成细胞离克隆人还差十万八千里。“造枪与造原子弹,伦理等级截然不同。目前合成细胞最大应用是充当生物发酵罐生产药物小分子,这与编辑人类胚胎完全不在一个量级。”

AI将重构合成生物与精准医疗的未来范式

若说合成细胞是科学家在试管里“造生命”,人工智能则让此事从碰运气变为有章可循。

何为无举例说明:其好友、诺贝尔奖得主Michael Levitt于1969年发表论文,提出只要知晓氨基酸排列顺序,便能推算蛋白质三维结构。当时此想法近乎天方夜谭,直到AlphaFold出现才成为现实,只需输入序列,AI即可直接给出结构。

“以往验证一个蛋白结构耗时数年,如今AI几天内即可完成。应用于合成细胞亦然,SpudCell目前一大限制是无法自行合成核糖体,需科学家‘喂’它。但若用AI设计‘核糖体合成模块’App并写入其DNA,问题迎刃而解。”何为无如是说。

问及难度,何为无表示:“我觉得不难。所有细胞均有此类架构,从别处借鉴即可。人工智能时代,这种设计速度以前所未有。”

此外,“AI设计、生物落地”模式亦可广泛应用于创新药研发。

以往筛选阻断某受体的小分子,需大量实验筛选,耗时数月甚至数年;现在AI可在数小时内生成上千组备选方案,并通过大数据预判药物毒性、筛选安全有效的靶向分子,极大降低研发成本、缩短周期。

“这是AI带来的医疗效率革命。”何为无评价道。

不仅如此,AI与基因组学深度融合,更能推动医疗模式颠覆性变革,彻底告别传统“病后治疗”滞后模式,迈入“提前风控、源头干预”的精准预防时代。

何为无抛出了一个反复使用的比喻:泰坦尼克号撞冰山理论。

“泰坦尼克号从伦敦出发,目标是纽约。人生亦然,本可活100岁。但路上有冰山,昔日是传染病,今日是心血管病、癌症、老年痴呆。冰山撞沉船只,你就到不了终点。精准医疗要做的事,就是在船出发前装上雷达和GPS。”

人体各类重大疾病发生,本质皆是基因底层风险与后天环境诱因共同作用结果,均遵循典型冰山理论。

“测一遍基因,我便知你撞冰山概率高低。血脂、炎症指标、影像数据再往里一放,AI一算便知冰山在哪、何时撞上,清清楚楚。”何为无如是说。

他举自身为例:“AI显示我前列腺癌风险几乎为零,PSA指标十年未变,核磁扫描前列腺亦无变化,故那块冰山非我所有。但我冠状动脉钙化指标五年间从3涨至80,这才是我的冰山,我得防范心血管疾病。”

“我希望你遭遇足够多的挫折”

此外,何为无提及中国在精准医疗赛道的独特优势:数据优势。

不同于欧美基于白人数据研发的算法,国内依托庞大人口基数积累的本土临床数据,能优化出更适配中国人、印度人等亚裔群体的风险预测模型。这可精准预判个体心血管疾病、各类癌症发病风险,识别低密度胆固醇、脂蛋白(a)、慢性炎症等核心高危指标。

依托这套体系,医疗干预可提前至青少年、青年阶段。在疾病尚未形成器质性病变时,通过药物干预、生活方式调整、早期筛查等手段消除风险,从根源上延缓甚至规避重大疾病发生。

对于深耕生命科学、人工智能、精准医疗领域的青年从业者,何为无给出了建议。

“当下基础重复性实验、编程、数据分析工作正被AI快速取代。年轻人不应耗费精力钻研此类可被机器替代的基础技能,而应聚焦复杂、有温度、具备人文与实践壁垒的核心能力。”

正如生命科学、医疗领域核心竞争力,永远源自真实行业经历、临床经验、对人体复杂系统的深度理解,以及对人性、社会、个体差异的感知能力,这些都是AI无法复刻的。

同时,何为无认为年轻人还需树立长期主义职业与人生价值观。前沿科技突破绝非一蹴而就,无论合成细胞迭代优化,还是精准医疗体系完善,均需长期深耕、持续沉淀。

“I wish you plenty of suffering. 因为你只有遭受了这些行业磨难与挫折,在实践中积累不可替代的经验与判断力,摒弃短期功利思维,才能进步,才能在AI与生物科技融合的时代浪潮中,把握行业机遇,实现个人成长与社会价值的统一。”何为无如是说。

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