共计 1525 个字符，预计需要花费 4 分钟才能阅读完成。
通过尖端方法和先进的人工智能分析，UNC Charlotte 的研究人员领导了一个跨四所大学的多学科团队，成功解析了“Phage G”的完整基因组，这是迄今为止在物理实验室环境中培养的最大的细菌病毒（即噬菌体）。
这种巨型噬菌体（例如巨噬菌体）已经被全球多个实验室研究了 50 多年，如今首次被完全绘制出来，这要归功于 Charlotte 领导的这项努力。由于 UNC Charlotte 的计算智能预测健康和环境风险中心（CIPHER）将计算机科学与生命科学紧密结合，人工智能的使用正在崭露头角，并正在革新科学，以解决多重耐药细菌等威胁生命的问题。
该研究于 9 月 30 日发表在《npj Viruses》期刊上，由 UNC Charlotte 计算与信息学院生物信息学和基因组学硕士生 Andra Buchan 和 Stephanie Wiedman 以及生物信息学和基因组学助理教授 Richard Allen White III 领导，他也是北卡罗来纳研究园区和 Charlotte 人工智能研究所的附属教员。来自其他三个机构的合作者在该研究中发挥了重要作用：罗切斯特理工学院 Gosnell 生命科学学院的 Julie A. Thomas、北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校的 Qibin Zhang 和 UT Health San Antonio 的 Philip Serwer。
环境 DNA 测序显示，巨噬菌体极为普遍——从人类肠道深处到自然生态系统——但历史上仅通过环境 DNA 数据的计算被发现。通常，研究人员无法在实验室条件下培养这些巨噬菌体。
相比之下，Phage G 是科学家们唯一能在实验室中培养的巨噬菌体，也是第一种可以在实验室中物理观察到的巨噬菌体。这使得研究人员能够进行直接实验，为研究巨噬菌体提供了一个新的模型系统，并进一步推动研究和应用的工具开发。
噬菌体专门感染、杀死并在细菌内繁殖。它们不会直接导致人类疾病，但可以以导致疾病或促进健康的方式改变细菌。噬菌体长期以来一直是科学家们感兴趣的主题，包括 Buchan、Wiedman 以及他们在 White 的 UNC Charlotte 研究实验室中的同行研究人员。
与其他噬菌体相比，Phage G 的体型巨大——物理尺寸是许多噬菌体的三倍以上。其巨大的体型与它所包围的神秘程度成正比。Phage G 与通过环境 DNA 分析从驼鹿肠道中发现的其他巨噬菌体有许多共同点。
奇怪的是，Phage G 似乎并不以驼鹿为主要宿主。几十年来，一些科学家们分享了一个未经证实的故事，称罗马的一名不知情的研究生将这种噬菌体带入了他们的研究实验室。目前，Phage G 的真正起源尚不清楚。
在应用方面，噬菌体可以作为抗生素的替代品或补充品，以对抗日益顽强的疾病。“噬菌体目前在医疗保健中有很多应用，特别是在持续的抗菌素耐药性危机的背景下，”Buchan 说。“把它们想象成可以传递到源头的 DNA 包。我们认为它们是传递遗传信息以攻击目标的好方法。”
“巨噬菌体存在于我们的身体和环境中。然而，培养它们一直很困难。因此，G 噬菌体为我们提供了一个在实验室中研究巨噬菌体的宝贵模型，”White 说。
“我们从根本上试图确定是什么生态驱动病毒进化到这种大小，以及什么选择为它们提供了一个与小而快速增长的病毒在激烈竞争中共存的生态位。”
得益于 White 与其学生使用的高级计算技术，包括人工智能驱动的分析方法来预测 Phage G 的分类、生命周期和蛋白质结构，像 Buchan 和 Wiedman 这样的 UNC Charlotte 研究人员能够通过变革性应用推动他们的领域发展，以对抗疾病并促进健康。
“生物数据以其大量的噪声而闻名，因此所有这些 AI 工具对于理解它都非常重要，”Wiedman 说。“在 UNC Charlotte 工作，我们亲身体验了这些计算工具的重要性。”
