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人工智能技术助力新冠疫苗研发

时间:2023-03-21 18:19:24 科技观察

1990年代初,国际知名学者周海中先生曾预言:“人工智能技术将广泛应用于各个学科,并将产生意想不到的效果。”如今,越来越多的事实证明了他的预言。在医学领域,人工智能技术在应对流行病方面发挥着不可或缺的作用。目前,新型冠状病毒肺炎(COVID-19)及其变种欧米克龙(Omicron)仍在全球蔓延;为了构建免疫屏障,一方面要接种新冠疫苗或使用新冠口服药物,另一方面要坚持实施有效的预防措施。无论是对新冠病毒进行基因测序,寻找病毒来源和传播宿主,还是研发病毒疫苗或特效药,人工智能技术在抗击新冠中都大有作为。近日,世界卫生组织(WHO)对现有针对新型冠状病毒及其变异的疫苗进行了初步评估;他们表示,研发新冠通用疫苗是一个值得期待的选择,但需要多长时间,这个问题很难下定论。许多研究机构都在利用人工智能技术研发新冠疫苗,并初步取得了显著成果。例如,NEC公司(NEC)最近使用人工智能技术开发了下一代COVID-19疫苗。目前使用的新冠肺炎病毒信使核糖核酸(mRNA)疫苗,是将编码抗原蛋白的mRNA引入人体,形成相应的抗原蛋白,从而诱导机体产生特异性免疫反应,达到预防的效果免疫。然而,近期新冠肺炎病毒的刺突蛋白出现大量突变,导致疫苗的保护效果下降。因此,公司的策略是将刺突蛋白以外的所有病毒蛋白作为候选抗原,排除易发生突变的部分;为此,研究人员通过让人工智能技术学习免疫反应的实验数据来确定候选抗原。又如,英国帝国理工学院研制的新冠疫苗的工作原理是利用人工智能技术训练免疫系统识别和应对特定病原体(如病毒、寄生虫或细菌)的感染).每种疫苗的核心都是一种抗原(一种基于病原体部分的安全小分子),可触发保护性免疫反应。大多数疫苗抗原基于单一病原体成分??,例如冠状病毒的刺突蛋白或疟疾寄生虫的外壳蛋白,这限制了疫苗对新变种的有效性和反应能力。为了解决这个问题,研究人员结合了基因组学、流行病学和免疫学来创造新的合成抗原。再比如,美国西北大学正在利用人工智能技术加速新冠肺炎疫苗的研究。该校研究人员开发了一种新算法,可以预测哪些疫苗研究成果最有可能被复制;可重复性,即研究结果可以再次得到,是研究结论有效的关键信号。该模型比专家评审考虑了更多因素,因此可以更准确地评估疫苗的准确性和有效性。他们认为,该模型单独使用时与公共研究和证据系统化的信仰系统一样准确,结合使用时甚至更准确。再比如,位于苏黎世的瑞士联邦理工学院的一个研究团队最近开发了一种新方法,利用人工智能技术来预测包括新型冠状病毒在内的冠状病毒的未来变种;政策提供了重要参考。研究人员表示,这种新方法可以帮助开发下一代抗体疗法。目前,他们已经研制出一些抗体。这种方法可以确定哪些抗体具有最广泛的活性,也有望推动下一代新冠疫苗的研发。事实上,中国的百度公司已经为解决新冠疫苗问题做出了贡献。2020年,公司推出全球首个mRNA疫苗基因序列设计算法LinearDesign,是优化mRNA序列设计的高效算法。对于新冠mRNA疫苗序列,LinearDesign可以在十分钟内完成序列设计,大大提高了疫苗设计和蛋白表达水平的稳定性,有效解决了mRNA疫苗研发中最重要的稳定性问题。可见,人工智能技术与生物制药技术的深度融合,让新冠疫苗研制中的“大海捞针”变成了“照图找针”。完全相信,在广大科技人员的努力下,借助人工智能技术,新冠疫苗的研发将很快在关键核心技术上取得重大突破,为生命保驾护航。和全人类的健康。