人体肠道内栖息着数以万亿计的微生物。除了我们熟知的细菌，还有一类调控肠道菌群平衡的关键角色——噬菌体，这类专门侵染细菌的病毒，与肥胖、糖尿病、炎症性肠病乃至机体免疫、情绪状态都息息相关。但长期以来，绝大多数肠道噬菌体都处于“难养活、认不出”的未知状态，如同深海中隐匿的鱼群，虽然知道有，但却难以捕捉、辨识，这就是科学界亟待攻克的“微生物暗物质”难题。
近日，深圳华大生命科学研究院针对这一问题取得重磅突破，连续发表两项研究成果，创新性地提出“实体资源+AI预测“双轨策略，同步搭建活体资源库与AI宿主识别系统，成功破译肠道噬菌体“暗物质”，为精准调控肠道菌群、助力人类健康开辟全新路径。
实验与AI互补，解锁噬菌体研究新范式
针对肠道噬菌体“难养活、难辨识”的行业瓶颈，这一双轨研究模式实现了实体实验与AI计算的深度互补与闭环。其中，噬菌体活体资源库能够提供真实可溯源的生物样本，实现噬菌体功能的验证；AI技术则能在海量宏基因组数据中快速筛选、精准预测，大幅提升研究效率。两大路径互为支撑，AI为实验方向提供指导，降低试错成本、提升分离培养成功率；实验获取的真实数据又能反向迭代、优化AI模型，让预测结果更贴合实际生物特性，打破单一研究手段的局限性。
挖掘噬菌体暗物质的双轨策略（上轨：实体资源库；下轨：AI预测）
第一轨：实体攻坚，构建肠道噬菌体活体资源库
长期以来，肠道噬菌体研究的一大难题就是测得到，却难养活。这就像明知海里鱼群密布，却难以把鱼钓上来。目前已有的肠道噬菌体实体库屈指可数，且主要针对基础研究。
此次华大团队自主搭建的大规模肠道噬菌体活体资源库，成功分离出104株可培养的疾病相关的噬菌体。相较于既往侧重基础研究的噬菌体实体库，本资源库以肠道致病和条件致病菌为核心靶标，更贴近肥胖、炎症等真实健康问题。
在深入分析中，研究发现了多个全新病毒类群，例如具有特殊基因组结构的噬菌体，还发现一类靶向Mediterraneibacter gnavus细菌的新型噬菌体在全球范围内高度流行，甚至超过传统认知中的优势类群。这些发现正在改写肠道病毒的“家谱”。
此外，团队通过大规模交叉感染实验，揭示了噬菌体精准识别宿主机制，筛选出能够特异裂解促肥胖细菌的噬菌体，并在体外和动物模型中验证了其抑菌效果。
文章截图（DOI: 10.1038/s41467-025-61946-0）
第二轨：数字赋能，AI解码病毒“暗物质”
如果说实体库是“从海里钓鱼”，那么AI就是“用声呐探海”。针对宏基因组数据中海量的未知噬菌体序列，华大联合深圳大学开发了AI框架VirHost Hunter，通过蛋白语言模型和深度学习技术，分析噬菌体尾部蛋白和裂解酶等关键蛋白的特征，即使在序列相似度极低的情况下，也能判断病毒可能感染哪类细菌。
相比传统依赖序列相似度的分析方法，VirHost Hunter的宿主预测能力显著提升，且可以根据不同研究场景进行校正。借助这一AI工具，成功为大量此前无法归类的“病毒暗物质”匹配到了对应宿主，其中包括与肠道健康密切相关的阿克曼氏菌和普雷沃氏菌等重要菌属相关噬菌体。
更关键的是，研究没有停留在“预测层面”。团队基于宿主分配结果，进一步搭建了噬菌体裂解蛋白数据库，并成功合成并验证了一种可精准杀灭特定肥胖相关细菌的裂解蛋白。
文章截图（DOI: 10.1038/s41467-026-70613-x）
总结与展望
肠道微生态已被证明与人体的健康和情绪状态都密切相关。而噬菌体，是调控肠道菌群结构的关键力量。这两项研究的突破不仅在于技术本身，更在于构建了一种可复制、可扩展的研究范式：以实体资源库为基石，以AI为引擎，系统性地解锁“微生物暗物质”。这一策略未来还有望推广至土壤、海洋等其他生态系统，为全球微生物资源挖掘提供“中国方案”。
从医疗健康层面来看，这两项研究为噬菌体疗法的临床转化、AI辅助微生物药物开发奠定了重要基础，未来有望实现肠道菌群的精准调控、致病菌的定向清除，推动个体化肠道健康管理从理念走向现实，也展现了华大在解读生命之路上的持续探索与跨界融合能力。
论文作者
关于“肠道噬菌体活体资源库”研究：
深圳华大生命科学研究院肖敏凤研究员和李俊桦研究员为论文共同通讯作者。中国科学院大学-深圳华大生命科学研究院联合培养博士研究生邢博、深圳华大生命科学研究院刘聪副研究员、华南理工大学-华大生命科学研究院联合培养硕士研究生陈婉桐为论文共同第一作者。该研究获得了国家自然科学基金原创探索计划项目的资助和基因组多维解析技术全国重点实验室的支持。
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-61946-0
关于“AI解码病毒暗物质”研究：
深圳华大生命科学研究院肖敏凤研究员、深圳大学人工智能学院李坚强教授、深圳华大生命科学研究院李俊桦研究员为论文共同通讯作者。深圳大学计算机与软件学院杜智华教授、中国科学院大学-深圳华大生命科学研究院联合培养硕士研究生李敏、深圳大学硕士研究生林楷煌为论文共同第一作者。该研究获得了国家重点研发计划合成生物学专项的资助和基因组多维解析技术全国重点实验室的支持。相关研究严格遵循伦理规范和中华人民共和国人类遗传资源管理要求。
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