新智元曾报道过，AI成功打造出了一款自然界原本不存在的基因剪刀。
而且，其效果比数十亿年自然进化造就的那套还要高效。
Nature在7月16日发布的消息称，科学家们借助AI技术，研发出一种自然界中从未有过的CRISPR酶，其切割基因的效率超越了「天然版」。
这项研究成果的论文，于同日发表在Science期刊上。
该研究项目的领导者，正是2020年凭借CRISPR技术荣获诺贝尔化学奖的Jennifer Doudna。
她曾在Nature上表达过这样的观点：蛋白可以进行改造。一旦动手进行修改，通常会发现在改动后蛋白基本丧失了功能。
这一技术难题困扰了人类科研领域长达十几年。
直到AI技术的出现，才带来了突破。
AI将蛋白序列修改了30%，但酶依然能够正常工作。
这只是其中一个研究方向。
另一条研究线上，创业公司Profluent绕过了TnpB，直接创造了全新的Cas9。
实验结果同样显著：目标切割区域的编辑精度更高，而非目标区域的几乎不受影响，与主流SpCas9相比，其脱靶编辑率降低了约95%。
经过数十亿年自然进化的工具，正在通过AI技术在设计空间中重新被塑造。
Jennifer Doudna是加州大学伯克利分校的生物化学家，2020年诺贝尔化学奖得主，同时担任创新基因组研究所的创始人。（图源：Jussi Puikkonen／KNAW）
即便修改了30%依然有效
这一事件之所以让人感到不可思议
CRISPR技术并非人类所发明。
无论是Cas9，还是Cas12，都属于从细菌体内提取的现成「构件」。
细菌使用它们来抵御病毒侵袭，人类发现了这套机制后，将其引入实验室，配合一段导向RNA，就构成了能在包含30亿个碱基的DNA分子中精准定位并实施切割操作的「分子剪刀」。
诺贝尔奖授予Doudna和Charpentier，更多是表彰他们「发现」的成就，而非「设计」的贡献。
然而，这项技术却难以被人类直接修改。
大多数Cas9蛋白由超过1000个氨基酸组成，其理论上的序列空间为20的1000次方：这一数值比可观测宇宙中的原子总数还要庞大得多。
在这样的巨大空间中，真正可用的方案极为稀少，人类能够探索的范围也变得非常狭窄。
因此，过去几年中，虽然已有类似的AI辅助研究项目开展，但改动幅度通常仅限于1%到2%。
稍微改动幅度大一些，蛋白功能就可能完全丧失。
AI采用了两种策略进行改造
Doudna团队本次研究的目标并非Cas9，而是一类名为TnpB的微型核酸酶。
它们体积更小，并且在进化历程上，是Cas12的早期祖先。
研究团队想要探索的是：这类序列能够被修改到何种程度，还能保持编辑基因的能力。
首先，他们使用了一个AI模型。
研究者将某种TnpB的目标结构，即蛋白在正确折叠后的形态，输入模型，然后反向提问：
「氨基酸序列应如何调整，才能确保蛋白维持其预设的折叠状态。」
模型给出了数千种可能的修改方案。
但这只是确保了「形似」。蛋白能够正确折叠，不代表它具备生物活性。
于是，研究进入了第二步：训练另一个AI模型，将实验室中积累的大量实验数据全部输入模型，让它分析出蛋白各个组成部分之间的精细互动关系。
具体而言，就是要识别出那些不可触碰的「死穴」，一旦触动，蛋白功能就会随之丧失。
Doudna团队运用AI设计TnpB的流程。左下为系统发育树，蓝色代表自然界中存在的TnpB，红色簇为AI生成的序列，两者几乎没有重叠。右下为技术路线：使用AF2结构加进化约束掩码，输入ESM-IF1模型生成新序列。（图源：Science 2026，DOI: 10.1126/science.aed6123）
通过组合两个模型，研究团队筛选出了一批合成核酸酶。
在标准测试中，这些酶在细菌、植物以及人类细胞中均能表现出编辑功能。
其中，部分酶在插入或删除目标片段的效率上，甚至超过了自然界中现存的版本。
Doudna在介绍这一成果时表示：该结果是相当令人兴奋的。
约403处突变
这款剪刀在自然界中无直接亲属
前文提及的第一组关键数据表明：合成版本的序列约有30%与天然版本存在差异，而此前同类AI研究项目的改动幅度通常为1%到2%。
第二组数据来源于蛋白设计公司Profluent，他们采取了不同的研究路径
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