哈佛团队推出 AGENTEX：无需改造活细胞，在试管中把蛋白质“字母表”扩展至 34 种氨基酸

据 IT之家 8 月 29 日消息，哈佛大学医学院与威斯生物启发工程研究所（Wyss Institute）的 George Church 团队开发出一套名为 AGENTEX 的蛋白质设计工具。来源显示，该工具可在不改造活细胞基因组的情况下，于试管内批量构建新型蛋白质，并把可用于蛋白质设计的“氨基酸字母表”从自然界常见的 20 种扩展到 34 种。相关研究成果已于当地时间 8 月 26 日发表于《自然》。

蛋白质由氨基酸组成，而生物体通常使用 20 种标准氨基酸完成绝大多数生命活动。长期以来，科学家希望重新分配遗传密码中的部分“密码子”，让它们不再只对应天然氨基酸，而是能够携带人工设计的氨基酸，从而创造具备新功能的蛋白质。不过，传统路径往往需要直接改写细胞基因组，既耗时，也可能干扰细胞原有生命活动。

从改造细胞，转向细胞外“重建”蛋白质合成

来源摘要提到，George Church 团队此前曾在 2013 年用多年时间为大肠杆菌释放一个密码子，之后又花费更长周期释放第二个密码子，使细胞最多能够利用 22 种氨基酸。这类方法的瓶颈在于：一旦依赖活细胞，就必须同时顾及细胞生存、代谢稳定性和遗传系统兼容性。

AGENTEX 的思路则是绕开活细胞，把蛋白质合成过程搬到细胞外系统中完成。研究团队首先设计并制造转运 RNA（tRNA），为其指定天然或人工氨基酸；随后筛选表现较好的 tRNA，并进一步设计与其匹配的工程化核糖体。最终，这些组分被加入不含完整细胞、但仍保留蛋白质合成功能的裂解液中，用于合成包含新型氨基酸组合的蛋白质。

这一变化的关键在于，研究人员不必再为每一种新氨基酸都经历漫长的基因组重写过程。来源显示，AGENTEX 可一次让 34 个密码子具备可定制能力，从而制造含 34 种不同氨基酸的蛋白质。

tRNA 末端“教条”被松动，人工遗传密码系统更独立

这项研究中的一个重要发现来自 tRNA 末端区域。传统认知认为，tRNA 末端需要具备 CCA 序列，否则可能无法被相关酶识别，也无法携带氨基酸进入核糖体参与翻译。但团队借助名为 tSCAN 的工具发现，部分具有非标准末端序列的 tRNA，例如 CGA，仍能够成功携带氨基酸。

这一结果带来新的工程化空间：由于非 CCA 的 tRNA 不会被天然核糖体接纳，研究人员可以设计只与特定替代序列配对的工程化核糖体。换句话说，AGENTEX 有机会构建一套与天然蛋白质合成系统相互隔离的人工遗传密码系统，减少与原有生物机制的冲突。

• 无需完整活细胞：在裂解液中完成蛋白质合成，降低基因组改写门槛。
• 可扩展氨基酸集合：将蛋白质设计可用氨基酸从 20 种扩展至 34 种。
• 支持自动化流程：可与 Opentrons 等开源机器人平台结合，进行大规模并行构建和测试。
• 带来基础研究价值：tSCAN 也可用于研究与 tRNA 相关的疾病突变，如糖尿病和听力损失相关方向。

影响解读：蛋白质设计正在走向“自动化平台化”

从科技产业角度看，AGENTEX 的意义不仅是多了 14 种可用氨基酸，更在于把原本高度依赖细胞工程和长期试错的过程，转变为更接近自动化实验平台的工作流。来源显示，AGENTEX 包含免费开源的软件工具，能够设计、生产并测试不同非 CCA 末端序列和不同氨基酸组合的 tRNA，再筛选成功方案生成匹配核糖体。

这与当前 AI for Science、自动化实验室和生物制造的发展方向高度一致：模型负责设计候选分子，自动化平台负责并行实验，实验结果再反向推动迭代。若未来与蛋白质结构预测、分子生成模型和机器人实验平台结合，这类工具可能会加速新型药物、材料、食品等方向的研发。

当然，AGENTEX 仍处于科研成果阶段，其商业化、规模化和安全评估还有很长路径。但它展示了一个重要趋势：生命科学工具正在从“改造生命系统本身”，走向在可控环境中搭建可编程的生物制造系统。对于关注 AI 与科技产业的读者而言，这类进展或许会成为下一代自动化生物设计平台的底层能力之一。