2025年生物技术年度回顾：基因编辑、AI与量子计算引领治疗新突破

《Nature Biotechnology》：2025: research in review

　　《自然-生物技术》编辑精选2025年度突破性研究：从体内生成CAR-T细胞疗法、大规模基因组工程新工具，到量子计算辅助KRAS药物发现、AI代理自动化实验，以及精准微生物组编程等，多项成果推动生物技术临床转化，为罕见病、癌症及蛇伤治疗提供新方案。

　　

在生物技术飞速发展的2025年，基因编辑、细胞治疗与人工智能的加速融合正在重塑医疗领域格局。《自然-生物技术》编辑团队精选的年度研究不仅展现了技术的突破性进展，更揭示了从实验室到临床的转化路径。当前，细胞治疗仍受限于复杂的体外制备流程，罕见病治疗缺乏有效手段，大规模基因组编辑效率低下，而药物发现面临靶点复杂性挑战。此外，动物模型局限性、微生物定植困难以及抗蛇毒血清研发瓶颈等问题，持续制约着生物医学的发展。

为解决这些挑战，研究人员在2025年取得系列突破：通过靶向脂质纳米颗粒（LNP）实现体内直接重编程T细胞，规避传统CAR-T疗法的体外制备环节；利用桥接重组酶（bridge recombinase）和逆转录转座子融合系统实现千碱基级DNA的精准整合；为CPS1缺乏症婴儿定制体内碱基编辑疗法；结合量子生成模型与经典方法筛选KRAS抑制剂；开发可自主操作CRISPR系统的AI代理（Agentic AI）；利用肿瘤芯片（tumor-on-a-chip）替代动物模型；通过工程化细菌实现微生物组精准编程；并成功研制基于纳米抗体的广谱抗蛇毒血清。

关键技术方法包括：靶向脂质纳米颗粒（LNP）递送mRNA技术、桥接重组酶与CRISPR-Cas9切口酶（nickase）融合系统、量子生成模型结合传统虚拟筛选、AI代理驱动实验自动化、肿瘤芯片微流体模型、以及 Bacteroides vulgatus 工程菌株构建技术。其中临床研究涉及9名肾细胞癌患者和8名胰腺癌患者的队列数据。

体内生成细胞疗法

通过靶向T细胞亚群的脂质纳米颗粒递送mRNA，实现体内直接重编程产生CAR-T细胞，避免化疗清髓与体外制造流程，为肿瘤免疫治疗提供新范式。

重组酶与逆转录转座子助力大规模基因组工程

工程化桥接重组酶可高效插入、切除和倒转大片段DNA，而逆转录转座子-CRISPR-Cas9切口酶融合系统实现无疤痕插入单碱基至12.7 kb外源片段，显著扩展基因组编辑能力。

体内碱基编辑治疗罕见病

针对CPS1缺乏症婴儿开发定制化LNP递送碱基编辑疗法，安全实现体内基因矫正，为无药可治的遗传代谢病开辟临床转化路径。

计算代谢组学新突破

基于高质量数据集构建的Transformer模型，大幅提升非靶向代谢组学中质谱注释率，突破现有参考数据库仅2%结构注释率的局限。

量子计算助推药物发现

量子-经典混合工作流程生成100万种靶向KRAS的化合物，经筛选获得15个先导化合物，攻克以往难以成药的复杂靶点。

代理自动化革新实验流程

AI代理系统通过大语言模型自主设计并执行CRISPR实验，发现新基因转移通路，工具资源库ToolUniverse助力科研自动化。

类器官模型替代动物实验

肿瘤芯片模型动态模拟免疫细胞募集至肿瘤微环境过程，与现有临床前模型形成互补，为低收入国家提供更低基础设施依赖的研究平台。

个性化癌症疫苗成效显著

针对肾细胞癌和胰腺导管腺癌的个体化突变疫苗在早期临床试验中成功诱导免疫应答，验证个性化疫苗改变癌症进程的潜力。

精准编程微生物组治疗代谢病

工程化 Bacteroides vulgatus 菌株携带降解草酸盐的基因模块，实现肠道长期定植且不破坏原生菌群多样性，成功治疗肠源性高草酸尿症。

重组抗蛇毒血清实现技术突破

纳米抗体重组抗蛇毒血清中和17种主要剧毒眼镜蛇科毒液，解决传统血清广谱性不足的难题。

综上所述，2025年度生物技术研究呈现出多技术融合创新的鲜明特征。体内基因编辑与细胞治疗技术的成熟大幅降低治疗复杂性，新型基因组编辑工具突破尺寸限制，量子计算与AI代理等跨学科方法加速药物发现与实验自动化，而类器官与微生物编程技术则推动疾病研究模型的革新。这些成果不仅解决特定疾病治疗难题，更通过技术平台化建设为未来生物医学研究提供可扩展的解决方案，标志着生物技术从工具创新向系统化、临床化应用的关键转型。