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【Telegram中文版】AI工具能预测冠状病毒未来变种,有助促进新一代抗体疗法和疫苗研发|国际战“疫”行动【Telegram中文官网】

科技日报记者 刘霞

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瑞士科学家研制出一种新型人工智能(AI)工具,可以预测包括新冠病毒在内的冠状病毒未来可能会出现何种变种;众多潜在变种中,哪种会感染人类细胞以及是否会被免疫系统产生的抗体中和;哪种会成为未来的主流变种等,有望促进下一代抗体疗法及疫苗的研发,为制订公共卫生政策提供重要参考。相关研究刊发于最新一期《细胞》杂志。

为了创建这一新型AI工具,苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的赛·雷迪教授及其团队,利用实验室产生了大约100万个新冠病毒刺突蛋白变种,它们携带不同的突变和突变组合。刺突蛋白会与人类细胞上的血管紧张素转化酶2(ACE2)蛋白相互作用以感染人类,通过疫苗接种、感染或抗体疗法获得的抗体通过阻断这一机制发挥作用。新冠病毒变体内的许多突变发生在该区域,这使病毒能够逃避免疫系统并继续传播。

通过进行高通量实验并对这约100万个变种的DNA进行测序,研究人员确定了这些变种如何与ACE2蛋白和现有抗体疗法相互作用,揭示了单个潜在的变种可以感染人类细胞的程度,以及它们可以逃避抗体的程度。

随后,研究人员利用收集的数据训练机器学习模型,这些模型能够识别复杂的模式——只给出一种新变体的DNA序列,就可以准确预测它能否与ACE2结合以感染和逃避中和抗体。最终机器学习模型可以用来预测数百亿种理论上可能的变体,包括单突变和组合突变,远远超过实验室测试的百万种。

研究人员表示,新方法有助于开发下一代抗体疗法,目前科学家们已经研制出了一些抗体,该方法可以确定哪些抗体具有最广泛的活性,也有望促进下一代新冠肺炎疫苗的开发。雷迪说:“没有人知道接下来会出现哪种新冠病毒变种,我们能做的是识别未来变体中可能存在的关键突变,提前研发疫苗。”当新变种出现时,该方法还可以快速预测现有疫苗产生的抗体是否有效,由此加快与疫苗接种相关的决策过程。相关技术也适用于流感病毒等。