2月，美国国家科学基金会（NSF）发布多项新计划，支持农业技术、生物学和生物技术的研发。

1、未来农业技术和解决方案。2月6日，NSF宣布，将联合美国农业部（USDA），通过“融合加速器”计划资助7个项目[1]，支持未来农业技术和解决方案，以应对人口增长、饮食相关疾病增加、贫富差距增大，以及适应气候变化带来的粮食和营养不安全挑战。其中，NSF资助6个项目，USDA资助1个项目，每个项目获资助500万美元。获资助的项目包括：用于平衡土壤水分的海藻基水凝胶，旨在根据各种作物和土壤类型开发和优化海藻吸水剂AquaSteady；用于进行种植管理决策的数字孪生软件，将先进的遥感、作物和环境建模、人工智能/机器学习、农业地理信息学和数字孪生技术相结合，开发和运营CropSmart数字孪生软件，在全美范围内提供数据驱动的最佳种植管理决策服务；赋能区域粮食系统的人工智能数据转换平台，旨在整合整个农场到市场供应链的销售和生产数据，并利用人工智能/机器学习技术，为小型食品和农场商业决策提供信息；促进乳制品供应链营养安全和质量的研究创新联盟，将开发实时监测乳制品蛋白质的化学计量软件，集成脉冲电场技术以提高蛋白质喷雾干燥效率，通过挤压技术增强成分功能和新产品开发等；为健康食品建立跨学科科学基础设施的研究人员网络，旨在通过新颖、融合的解决方案，使小企业能根据当地的口味、便利性和可负担性偏好定制产品；促进营养过剩食品的公平捐赠和再分配的食物回收工具箱，旨在为粮食生产者、捐助者、分销商和粮食匮乏者之间提供联系，以减少粮食浪费；食品系统的快速检测技术和决策支持系统，旨在提供数据驱动的解决方案，使多部门利益相关者能建立安全、公平和有弹性的食品系统。

2、生物启发的设计创新。2月8日，NSF宣布通过“融合加速器”计划向15个项目资助975万美元[2]，为受生物系统启发的复杂社会和经济挑战提出新的解决方案。该方向的研究将利用对生命系统的理解以及科学家、工程师和从业者的专业知识，创新方法和技术，减少环境恶化，缓解与基础设施、制造业、农业和食品生产、人类健康等相关的挑战。获资助的项目包括：受鳕鱼事件启发的沉淀碳酸钙新生物制造工艺；人工智能设计的微生物可高效生产食品蛋白质；全氟和多氟烷基物质（PFAS）的生物启发和生物催化降解；用于应用驱动的敏捷度的机器人手的生物启发设计；提高作物生产力的生物启发可扩展胶体材料；建筑中高性能机械跟踪太阳能收集表皮的生物启发表面设计；利用3D打印生物技术的生物膜腐蚀控制；用于术中癌症检测的生物启发多光谱成像技术；可实现本体感受人工耳蜗植入电极的分布式柔性应变传感器；通过桥接DNA可编程组装和纳米加工实现新型光子神经形态器件；受自然启发的生物制造末端羟基化脂肪酸共聚酯；用于洪水响应的受粘菌启发的自组装输送系统；用于移动支持的软生长机器人；基于张力的辅助和康复外装以补充人体生物力学；用于蒸发能量收集的水响应材料。

3、生物化学传感应用技术研究。2月13日，NSF宣布将通过“融合加速器”计划向16个项目资助1040万美元，开发新型技术和有害化学品相关挑战的解决方案[3]。该方向的研究建立在丰富的化学感应、传感器技术、机器人技术、生物制造、计算建模和嗅觉等基础知识和最新进展基础上，旨在解决与环境质量、工业农业、食品安全、疾病检测和诊断、个人护理、物质使用或滥用以及可能的对抗威胁相关的挑战。获资助的项目包括：通过机器学习和生物启发加速挥发性有机物传感器的进展和转化；人工智能驱动的智能低成本氨气传感器；集成微型阿片类药物传感系统；有毒气体检测的光电鼻；用于评估水质的工程微生物传感器；具有局部神经形态智能的现场适应化学传感器；早期传染性疾病现场感应设备；健康诊断电子鼻；使用先进重力微传感器监测牲畜甲烷排放的创新方法；用于原位、实时监测优先水污染物的创新化学微传感器；智能自然仿生嗅觉传感器；毒品和武器检测的鼻脑计算机接口；便携式量子增强探测和生物气溶胶种类识别；用于现场诊断的智能手机时间分辨荧光成像和检测；将昆虫嗅觉原理转化为实用和稳健化学感应平台；无人机辅助双频谱探测、定位和量化多种大气微量气体排放。

4、加速基于人工智能的蛋白质设计方法的转化。2月26日，NSF发布“创意实验室：应用启发加速蛋白质设计”（USPRD）计划[4]，旨在加速蛋白质设计方法的转化，推动美国生物经济的发展。未来3年，该计划将致力于推进蛋白质设计及其应用的开发，尤其是酶的设计。

（1）将蛋白质设计及其应用提升到新的水平，包括：促进蛋白质设计技术的应用，使其超越人类医疗范畴，例如应用于先进材料、生物制造、农业和粮食安全、环境修复、可持续发展和气候相关挑战；拓展精确预测模型的范围，以实现酶和酶家族的设计。

（2）在蛋白质设计的应用方面的重大突破，主要包括：以应用为导向的活动，设计具有特定特征的新型蛋白质并展示其应用，例如设计和表征通过降解特定生物污染物促进可持续性的特定酶或酶家族；基础设施组件，如软件工具、数据集和表征服务，蛋白质设计者可以轻松访问；面向设计师的组件，将确保基础设施组件的可访问性，并与参与第三方使用驱动活动的蛋白质设计师进行协作；生态系统组件，如标准和路线图，有助于协调新兴生态系统中多方之间的行动。

5、基于RNA的新生物技术。2月27日，NSF宣布资助向9个项目资助1270万美元[5]，以更好地了解核糖核酸（RNA）的未开发潜力，用于潜在的具有深远影响的生物技术应用，从作物疾病预防到抗癌疗法。获资助的项目包括：下一代临近标记技术，在活细胞中以纳米级分辨率绘制亚细胞转录组和RNA相互作用组，旨在创建新技术，使科学家能够快速可视化RNA在活细胞内的定位，并识别与RNA相互作用的其他遗传物质；稳定RNA病毒诱导基因沉默载体中的发夹插入，将致力于创建稳定的RNA基因组，可用作传递装置，以禁用导致植物疾病（如柑橘黄龙病）的细菌；破译密码，理解mRNA定位和翻译规则，旨在利用最新的RNA测序技术发展一个能够预测信使RNA产生的蛋白输出的模型；利用计算语言学和深度学习实现更好的同源折叠，旨在利用人工智能开发更快、更好的算法和软件工具，以建模RNA二级结构；表征外泌体RNA核糖核蛋白货物的生物生成、摄取和细胞响应，将致力于增进对外泌体衍生RNA的理解；RNA移位激活子的修饰，通过计算突变预测和功能实验工程基因表达，旨在预测和建模如何从同一信使RNA产生两种蛋白质，并将这一知识应用于限制RNA病毒利用这种突变感染人类或开发新形式的药物传递；评估和推进RNA构象合集的冷冻电镜检测，将测试低温电子显微镜和计算方法是否能准确可视化RNA机器的功能性关键特征，从而创建验证工具包；人类和病毒mRNA翻译调控序列的大规模并行识别，将采取系统层面的方法来理解影响信使RNA产生蛋白质量的各种因素；哺乳动物细胞中具有新功能的RNA持续进化，旨在克服将功能性RNA引入活细胞中的挑战。（郑颖 袁建霞 邢颖）