3个月→2周！“AI+生命科学”，之江实验室为病毒检测按下“加速键”

“感染HPV会致癌”“中国女性约98%的宫颈癌由高危型HPV导致”“目前没有针对HPV感染的特效药”……近年来，人乳头瘤病毒（HPV）成为热搜“常客”，引发了公众，尤其是女性朋友的担忧。

在之江实验室生命科学计算研究中心高级研究专员黄柏成的日程表上，如何加快HPV分型检测试剂盒的研发进度，一直是科研工作的“重中之重”。

近期，得益于实验室生命科学计算开放平台最新推出的CRISPR核酸检测设计算法模型，黄柏成及团队成员将试剂盒的研发周期从3个月以上缩短至1-2周，大幅提升了实验效率和质量，为医学临床提供快速、可靠的病原学诊断参考。

图片由AI生成

这个立下“汗马功劳”的计算平台，由实验室生命科学计算研究中心自主开发，同步提供数据服务、计算服务、实验管理服务等功能。截至目前，在平台上完成各类任务的总数已超过34万个。

该平台拥有一个百亿参数规模的蛋白语言模型和相应的生命科学算法分析工具。前者是基于6亿条蛋白语句、利用深度学习技术自主训练出的基座模型，能够“解码”生命语言，创造全新的蛋白质，已为生命科学研究机构和医疗企业等提供计算服务；后者包含20余种算法工具，性能达到国际领先水平，并被国内外数百个合作伙伴采用。

在具体应用研发方面，平台拥有自主知识产权的CRISPR检测平台技术、基于CRISPR的智能核酸检测产品，以及一系列在实验室研究中具有活性的新功能蛋白。HPV核酸分型检测研究正是其中之一。

黄柏成（右）和郭玲（左）在生命科学开放实验室进行HPV核酸分型检测研究

在这一平台“诞生”之前，黄柏成笑言自己的研究像是“农耕时代的手工作坊”：“以往的核酸检测研究中，我们一般采用‘穷尽式筛选’的方式，通过湿实验从成百上千的候选核酸序列中‘手工’比对筛选出最优引导序列，周期长，耗费了大量的人力和财力。同时，传统病毒核酸检测需要配备核酸扩增仪等专业设备及其操作环境，造价比较高。”

生命科学计算研究中心工程专家郭玲介绍，团队运用了IT（计算科学）和BT（生命科学）融合的方法，通过“计算+数据+模型”的方式，依托高质量湿实验数据集和算法的力量，构建优选模型来模拟基于CRISPR的病毒检测靶标核酸序列和候选引导序列的结合效应，并从海量的候选序列中筛选出检测用引导序列的“最优解”。“智能计算赋能生命科学研究，为我们至少节约了90%以上的研发时间，极大地加速了研发进程，也使产品能够尽快落地。”

目前，该试剂盒的检测范围覆盖了6种HPV主要高危亚型，未来将继续依靠智能计算的强大力量，紧密结合临床需求，进一步拓展亚型检测范围，最终达到全面、精准、快速检测病毒的目标。

“我们希望用大模型来生成、设计生物大分子，让生物学家在实验环境中做一些定向合成，既降低了实验成本，又完成了生命科学领域的新发现，同时，实现从实验筛选到生成论证的范式变革。”生命科学计算研究中心科研副主任陈广勇表示。据了解，生命科学计算开放平台已支撑上海科技大学、南京师范大学、浙江大学等高校的科研工作，为PET塑料降解酶、苹果酸脱氢酶、广谱抗菌肽等研究提供计算方法。下一步，该平台将继续牵引生命科学研究范式由实验筛选转为生成论证，大幅提升生命科学创新效率、降低创新成本，助力生命健康产业应用生态繁荣。