Cell：哄骗人工智能为将来的冠状病毒变体做预备

于一项新的研究中，一个研究团队哄骗人工智能猜测将来可能呈现的SARS-CoV-2变体，以便更好地开发疫苗以及药物加以应答。

作者： 生物谷来历： 生物谷2022-09-15 13:22:16

SARS-CoV-2正于不停地变异，每一一种新的变体每每让世界措手不迭。以去年11月呈现的高度变异的奥密克戎（Omicron）为例，它要求卫生政府制订一种倏地反映计谋，只管最初对于一些主要问题没有谜底：接种疫苗的人以及之前被传染的人对于这类新变体的掩护水平怎样？抗体疗法对于这类病毒变体是否仍旧有用？

于一项新的研究中，瑞士苏黎世联邦理工学院生物体系科学与项目系的Sai Reddy传授带领的一个研究团队如今开发出一种使用人工智能回覆此类问题的要领，以至有可能于新变体呈现后当即及时回覆。相干研究成果在2022年8月31日于线揭晓于Cell期刊上，论文标题为“Deep Mutational Learning Predicts ACE2 Binding and Antibody Escape to Combinatorial Mutations in the SARS-CoV-2 Receptor Binding Domain”。

摸索浩繁的潜于变体

因为病毒是随机变异的，没有人可以或许切当地知道SARS-CoV-2于将来几个月以及几年内将怎样蜕变，和哪些变体将于将来盘踞主导职位地方。从理论上讲，一种病毒的变异体式格局险些没有限定。纵然思量到病毒的一个小区域--- SARS-CoV-2的刺突卵白---也是云云，它对于病毒传染以及免疫体系的检测很主要。仅于这个区域就无数百亿个理论上可能的突变。

这就是为何这类新要领采纳了一种周全的要领：对于在这浩繁潜于的病毒变体中的每一种变体，该要领可猜测它是否可以或许传染人体细胞，和它是否会被免疫体系孕育发生的抗体中以及，这些抗体于接种疫苗的人以及痊愈者中发明。极有可能的是，隐蔽于所有这些潜于变体中的一种变体将主导COVID-19年夜风行的下一个阶段。

合成进化以及呆板进修

为了成立他们的要领，Reddy以及他的团队哄骗试验室试验孕育发生了SARS-CoV-2刺突卵白的一多量变体。他们没有孕育发生活病毒或者哄骗活病毒开展试验，相反，他们只孕育发生了SARS-CoV-2刺突卵白的一部门，是以没有试验室走漏的伤害。

刺突卵白与人体细胞外貌上的ACE2卵白彼此作用以便这类病毒传染可以或许传染人体细胞，而来自疫苗接种、传染或者抗体疗法的抗体经由过程阻断这一机制阐扬作用。SARS-CoV-2变体的很多突变都发生于这个区域，这使患上这类病毒可以或许遁藏免疫体系并继承流传。

只管这些作者阐发的一多量变体只包孕理论上可能存于的几十亿个变体---这于试验室情况中是不成能测试的---中的一小部门，但它确凿包罗一百万个如许的变体。这些变体带有差别的突变或者突变组合。

经由过程对于这一百万个变体的举行高通量试验以及DNA测序，这些作者确定了这些变体怎样乐成地与ACE2卵白以及现有抗体疗法彼此作用。这可注解每一种潜于变体可以或许多好地传染人类细胞，和它们可以或许多好地回避抗体。

这些作者哄骗这些网络到的数����APP据来练习呆板进修模子，该模子可以或许辨认繁杂的模式，并且当只给出一种新变体的DNA序列时，可以正确地猜测它是否能与ACE2联合举行传染并回避中以及抗体的影响。终极的呆板进修模子如今可以用来对于理论上可能存于的数百亿个变体举行这些猜测，这些变体有的具备单一突变，有的具备组合突变，而且远远跨越了试验室中测试的一百万个变体。

下一代抗体疗法

这类新要领将有助在开发下一代抗体疗法。此中几种抗体药物是为医治最初的SARS-CoV-2病毒而开发的，并被核准于美国以及欧洲使用。于这些药物中，有五种抗体药物被从临床使用中剔除了，另有很多正于举行临床开发的药物因为不克不及再中以及奥密克戎变体而被住手使用。为了应答这一应战，这类新要领可用在辨认哪些抗体具备最广泛的活性。

Reddy说，“呆板进修可以撑持抗体药物开发，令人们可以或许确定哪些抗体有可能对于当前以及将来的变体最有用。” 这些作者已经与正于开发下一代COVID-19抗体疗法的生物技能公司互助。

辨认可以或许回避免疫的变体

此外，苏黎世联邦理工学院开发的这类要领可能可以或许用在撑持下一代COVID-19疫苗的开发。此中的要害是确定那些仍旧与ACE2卵白联合于是可以传染人体细胞但不克不及被接种疫苗者以及痊愈者体内的抗体中以及的病毒变体。换句话说，就是可以或许回避人类免疫反映的变体。奥密克戎变体确凿是这类环境，它逃过了年夜大都抗体，这个冬天于接种疫苗者以及之前的传染者中形成了很多冲破性传染。是以，与抗体疗法近似，假如疫苗可以或许引诱出对于将来潜于病毒变体提供掩护的抗体，这是一个庞大的上风。

Reddy说，“固然，没有人知道SARS-CoV-2的哪一种变领会鄙人一步呈现。但咱们能做的是确定将来变体中可能存于的要害突变，然后起劲提早开发疫苗，对于这些潜于的将来变体提供更广泛的掩护。”

为大众卫生做出更快的决议计划

末了，这类呆板进修要领还可以撑持大众卫生决议计划，由于当一种新的变体呈现时，它可以迅速对于现有疫苗孕育发生的抗体是否有用做出猜测。经由过程这类体式格局，它可以加速与疫苗接种有关的决议计划历程。例如，接管过某种疫苗的人孕育发生的抗体可能对于一种新变体无效，是以应尽快接管增强疫苗接种。

Reddy指出，这类技能也能够合用在其他正于流传的病毒，如流感病毒，由于猜测将来的流感病毒变体可能撑持季候性流感疫苗的开发。