科學家在20多年前,便完成了基因組定序,不過,隨即發現,讀懂DNA並不等於理解生命。真正的難題,不在於那個2%直接指示蛋白質的序列,而在其餘98%看似沉默,卻實際左右一切的非編碼區。這些序列,決定基因何時啟動?在哪個組織發聲?聲音有多大?也因此影響了發育、疾病與個體差異。主要問題在於,它們沒有清楚的語法,沒有單一功能標籤,長期以來,只能靠著零散實驗逐段摸索,這就形成分子生物學中最典型的「黑箱」。
DeepMind於2026年1月底發表於《自然》(Nature)期刊的Alpha Genome(α基因組),首次讓這個黑箱呈現出可計算的輪廓。這個模型,能在單次推理中處理長達一百萬個鹼基對的DNA序列,並以單一鹼基的精度,預測近六千種與基因調控相關的分子訊號,從基因表達、RNA(核糖核酸)剪接,到染色體與三維基因組結構。它不是回答這段DNA是什麼,而是回答一個更困難、也更關鍵的問題,假設這裡發生一個改變,整個細胞系統會如何回應。
過去的計算基因模型,始終受限於一個老問題,要嘛看得遠,可捕捉長距離調控關係,卻犧牲掉細節;要不解析度精細,卻只能在短序列裡進行運作。Alpha Genome同時跨過了這道門檻,它結合卷積網路與transformer架構,在全景與顯微之間不必再做選擇。換個角度說,這是第一次有工具能像俯瞰整座城市一樣理解基因組的整體結構,同時又能指出哪一條小巷子的裂縫,才是真正造成交通癱瘓的原因。
這就是Alpha Genome帶來的視野,它把非編碼DNA,從所謂的垃圾轉變成可理解的調控邏輯,讓研究者透過簡單的API(應用程式介面)調用,在幾秒內評估變異的全局影響。譬如,在癌症基因組中,它能分辨出真正驅動腫瘤的突變,和那些無害的變異,結果與科學家花費數年實驗得出的結論驚人吻合。
這項工具的潛力遠不止於基礎研究,在罕見遺傳病,如脊髓性肌萎縮症或囊性纖維化中,那些藏在非編碼區的棘手突變常常難以追蹤,Alpha Genome能快速描繪干擾路徑,加速診斷和治療設計。在腫瘤學,它幫忙找出生長背後的遺傳元兇,讓療法從盲目試錯轉向精準攻擊。新藥開發也能受益,大規模模擬變異效應,篩選候選物變得更快,從實驗室到臨床的路徑大幅縮短。DeepMind還把模型權重和API完全開源,現在已有來自160個國家的3000多名科學家在使用,共同攻克從神經退行性疾病到合成生物學的難題。
在以往,判斷一個非編碼區變異是否致病,常需耗費數月甚至數年的實驗驗證,且結果高度依賴研究者的假設,現在,研究人員可以先在計算層面評估這個變異是否會改變剪接模式、干擾轉錄調控,或在特定組織中放大或削弱基因訊號,這並未取代實驗,但大幅縮小了探索空間,讓實驗不再是盲目搜尋,而是有方向的印證。
當然,Alpha Genome並非萬能解答,它仍是一個研究工具,而非臨床診斷機器,對極端長距離調控,特定細胞型差異的掌握仍然有限,但它真正重要的意義,不在於是否立刻治癒疾病,它只是改變了我們理解基因組的基本假設。此刻,非編碼DNA已經從碎片式、實驗依賴的過程,推向可被系統性建模、反覆推演的調控空間,這不僅提升效率,還改變我們對基因與疾病連結的認識,開啟從機制探索到療法靶標的全新途徑。
展望未來,類似Alpha Genome的系統可能重塑生物醫學的節奏,讓我們更接近分子層面的生命設計。DeepMind團隊先前以Alpha Fold破解蛋白質結構而獲得諾貝爾獎化學獎,現在又遞出DNA組裝的藍圖,隨著這些力量到手,我們就該面對更深層次的問題,誰來掌管?如何確保它能縮小健康差距,而不是加劇不平等?
當DNA從難以理解的密碼,變成可預測、可修改的劇本,人類對生命的介入層級勢必同步提升。但,這已不只是我們能不能,而是該誰來決定,為誰而做。這一次Alpha Genome的技術突破,剛好讓我們反思,理解生命的語言,從來不是中性行為,現在,沉默的DNA開始回應了,我們如何傾聽,這會決定這場醫學新時代的走向。
(作者為富瑜文教基金會執行長)
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