药学院研发首个工业自动化蛋白质编程进化平台
新清华 2025年12月05日 第2385期 学术前沿
本报讯 蛋白质工程领域在生物技术、医学和基础研究方面具有巨大潜力,但其发展往往受限于序列-功能关系理解不足、AI设计复杂性质的困难以及劳动密集型的定向进化过程。因此将定向进化技术进行多模块整合,实现一体化、标准化的工业标准蛋白质智能进化,将成为未来的发展趋势。
近日,药学院张数一副教授团队合作建立了一个工业级自动化平台iAutoEvoLab,该平台相比传统自动化工作站的重要创新在于实现了真正的无人值守和极高的工作效率,能够不间断运行约25天实现“近乎零活性”到“完全功能”进化。
硬件方面,iAutoEvoLab无缝集成了包括液体处理工作站、培养箱、自动化机械臂等一系列关键组件。软件方面,MegaFluent控制软件负责协调和执行整个工作流程。硬件设备获得读数后,由MegaFluent处理评估,并对流程分支进行决策,以完成后续一系列流程。
该系统另一重要创新在于“智能版”生物连续定向进化方案:基因回路+OrthoRep,实现多样复杂功能蛋白质的生长耦合连续进化。
团队利用该系统对活性近乎为零的前体CapT7进行蛋白质功能进化,证明iAutoEvoLab系统具有极强的进化筛选能力,将生物进化系统与工业自动化框架相结合,使蛋白质在进化过程中快速生成大量高质量且标准化的数据。
研究成果以“一种工业自动化尺度的蛋白质编程进化实验室”为题,作为封面文章发表于《自然·化学工程》(Nature Chemical Engineering)期刊。张数一为该论文的通讯作者,药学院2025届博士毕业生沈达为第一作者。
(药学院)