Nature子刊：贾大/薛宇/雷鹏合作推出AI生物学家——荀子，自主发现帕金森病新靶点

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

生物医学研究的核心，是提出原创且扎实的科学假说。过去，这依赖于人类科学家从海量文献和实验数据中抽丝剥茧、逻辑推理。但随着研究文献数以千万计地累积，多组学数据呈指数级膨胀，人类大脑的认知带宽已经跟不上知识的增长速度。

更尴尬的是，现有的 AI 工具各有短板——大语言模型（例如 GPT 系列）：能读文献、能推理，但经常“一本正经地胡说八道”（AI 幻觉），且看不懂多模态数据；多模态基础模型（例如 CLIP、Sora）：能融合多源数据，但推理过程是个黑箱，缺乏透明可解释的逻辑链条。

那么，能不能造一个 AI 系统，既会读文献、会推理，又能看懂多组学数据，还能给出“为什么”的解释？

2026 年 8 月 4 日，四川大学贾大教授团队联合华中科技大学薛宇教授团队和四川大学雷鹏教授团队（华中科技大学黄新荷，四川大学秦俊红、唐飞为论文共同第一作者），在 Nature 子刊Nature Biomedical Engineering上发表了题为：XunZi, an AI biologist, reveals disease-modifying targets 的研究论文。

该研究开发了AI 生物学家——“荀子”（XunZi），其通过将生物医学逻辑推理与多模态数据融合相结合，把碎片化的知识和大规模组学数据转化为具有机制解释、可进一步实验验证的疾病靶点假说。 “荀子”自主发现了帕金森病新靶点CHK2， 通过药物或基因手段抑制 Chk2，可挽救帕金森病小鼠模型的多巴胺能神经元丢失及运动功能障碍，研究团队进一步证实，“荀子”在非小细胞肺癌等疾病中也具有广泛的适用性。

提出新颖且有充分依据的假说对于生物医学研究至关重要，其应用范围涵盖揭示人类疾病潜在机制、发现治疗靶点以及指导治疗干预。传统上，这些假说由生物学家（Bioscientist）通过认知过程形成，他们基于生物医学知识的逻辑推理，并整合实证数据中的洞见，提出可检验的研究方向。目前，数以千万计的开放获取生物医学文献已可供使用，同时还有大量与多种疾病相关的公共多模态数据集。然而，由于人类生物学家在认知上的局限性，从这些异质性来源中综合提炼洞见，一直是一项艰巨的挑战。

近年来，前沿的人工智能（AI）技术，特别是大语言模型（LLM）和多模态基础模型（MFM）的出现，为加速科学创新带来了变革性的潜力。基于大语言模型的推理智能体已被提出作为分析大规模数据集、理解开放获取文献、生成创造性假设并最终推动全新生物医学发现的工具。例如，近日，Nature期刊发表了 AI 科学家co-Scientist和Robin，Science期刊则发表了 AI 科学家Biomni。

然而，大语言模型（LLM）常常会产生“AI 幻觉”，例如生成虚假或虚构的内容，同时缺乏整合多模态实证数据洞见的能力。相反，通用型多模态基础模型（MFM）在多模态数据融合方面表现出强大的能力，但由于缺乏透明的逻辑推理，其可解释性存在局限。这些限制削弱了 LLM 和 MFM 在假设推导中的实用性。目前尚不清楚将逻辑推理与多模态数据融合相结合，是否能够减少幻觉现象并提升可解释性。此外，这种统一的 AI 系统能在多大程度上促进全新假说的生成，也仍不明确。

在这项最新研究中，研究团队开发了一个受人类大脑混合架构启发的AI 生物学家系统——“荀子”（XunZi），能够高效整合左脑的逻辑推理能力与右脑的整体性思维。“荀子”包含两个模块：1）基于大语言模型的推理模块——XunZi-R；2）基于图卷积网络（GCN）的多模态数据融合模块——XunZi-M。“荀子”通过协同这两个模块的输出，实现从头生成假设，并提供可验证的机制性解释，以深入理解疾病修饰靶点的作用机制，并推动靶向治疗药物的研发。为了捕捉 21008 个人类基因与 5850 种疾病实体之间的上下文关联，“荀子”在多源知识和数据上进行了训练，包括 2400 万篇生物医学文献、200 万个结构化生物语料库、 336108 条因果推理（CoT）机制解释、613.2TB 多组学数据、280 万条蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）以及超过 47000 条生物学过程注释。

“荀子”集成架构示意图——“荀子”将逻辑推理模块（XunZi-R）与多模态数据融合模块（XunZi-M）相结合，以优先识别候选疾病调控因子并提供机制性见解。

与包括主流大语言模型 GPT-4o、深度神经网络（DNN）和支持向量机（SVM）在内的其他方法相比，“荀子”在多种疾病背景下生成并验证全新假设时，在准确性和可解释性方面均表现更优。

接下来，研究团队评估了“荀子”在多个不同情境下的预测能力，涵盖病理特征不同的非小细胞肺癌（NSCLC）和帕金森病（PD）。“荀子”在多种帕金森病模型中识别出蛋白激酶CHK2和IRAK4的异常激活，并将它们确定为帕金森病的潜在治疗靶点。通过药物抑制或基因敲除 Chk2，显著减轻了帕金森病小鼠的运动功能障碍，并阻止了多巴胺能神经元的退化。研究团队进一步证明了“荀子”在非小细胞肺癌等疾病中具有广泛适用性，“荀子”识别出 MYO1B 与非小细胞肺癌有关，并进一步预测其可能通过 PI3K/AKT 和 MAPK/REK 信号通路影响肺癌进展。试验验证显示，敲低 MOY1B 后，AKT 和 ERK 的磷酸化水平确实下降了，表明了“荀子”预测的作用机制正确。

综上所述，该研究构建了一种整合逻辑推理与多模态数据融合的 AI 生物学家系统——“荀子”，将碎片化的生物医学知识和数据转化为可实施的治疗方案，并展示了其在推动生物医学研究创新方面的范式转变的潜力。

从两千多年前的荀子倡导的理性思辨，到今天以他命名的 AI 生物学家系统能够自主推理“CHK2 是帕金森病潜在疾病修饰靶点”这样的科学假说——这本身就是一种跨越时空的浪漫。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41551-026-01769-6