新的人工智能工具可以阻止2019冠状病毒病的突变

AI coronavirus概念

Founded in 1880, the University of Southern California is one of the world's leading private research universities. It is located in the heart of Los Angeles." class="glossaryLink ">USC.研究人员开发了一种新方法来应对冠状病毒的突现突变,并加快疫苗开发,以阻止造成数千人死亡、破坏经济的病原体。

USC viterbi工程学院的研究团队使用人工智能(AI)开发了一种速度分析疫苗和零的最佳潜在预防性医疗疗法的方法。

这种方法很容易适用于分析病毒的潜在突变,确保迅速找到可能最好的疫苗——这些解决方案使人类在应对不断演变的传染病方面具有很大的优势。该研究称,他们的机器学习模型可以在几秒或几分钟内完成曾经需要数月或数年的疫苗设计周期。

“这种框架应用于该病毒的细节,可以在几秒钟内提供疫苗候选人,并将它们迅速移动到临床试验,以实现预防性的医疗疗法,而不会损害安全性,”USC维特比电脑工程副教授Paul Bogdan说和该研究的通讯作者。“此外,这可以适应我们在世界各地突变的冠状病毒之前。”

该研究结果今天(2月5日)在自然研究中出现科学报告

当应用于时SARS-CoV-2- 导致的病毒新冠肺炎-该研究称,计算机模型迅速排除了95%可能治疗病原体的化合物,并找到了最佳选择。

人工智能辅助方法预测了26种可能对抗冠状病毒的疫苗。从这些基因中,科学家们确定了最适合构建多表位疫苗的11种,这种疫苗可以攻击冠状病毒用来结合和穿透宿主细胞的刺突蛋白。疫苗以感染的区域(或表位)为目标,破坏刺突蛋白,中和病毒的复制能力。

此外,工程师可以在不到一分钟内为新病毒构建新的多表位疫苗,并在一小时内验证其质量。相比之下,控制病毒的目前的方法需要在实验室中生长病原体,使其失活并注射导致疾病的病毒。这个过程是耗时的,需要一年多;同时,疾病蔓延。

USC方法可以帮助计数Covid-19突变

在冠状病毒开始在世界各地人群中发生变异的大流行阶段,这种方法尤其有用。一些科学家担心,这种突变可能会降低辉瑞和Moderna目前正在分发的疫苗的有效性。最近在英国、南非和巴西出现的这种病毒的变种似乎更容易传播,科学家说这将迅速导致更多的病例、死亡和住院。

但博格丹表示,如果目前的疫苗无法控制SARS-CoV-2,或者需要新的疫苗来应对其他新出现的病毒,那么南加州大学的人工智能辅助方法可以用来迅速设计其他预防机制。

例如,该研究说明,USC科学家仅使用一个B细胞表位和一个T细胞表位,而应用更大的数据集和更可能的组合可以开发更全面且更快的疫苗设计工具。该研究估计该方法可以在数据集中具有超过700,000种不同蛋白质的准确预测。

“拟议的疫苗设计框架可以解决三个最常见的突变,并扩展到处理其他潜在的未知突变,”波哥达说。

研究的原始数据来自一个巨大的生物信息数据库,称为免疫表位数据库(IEDB),其中世界各地的科学家都在其他疾病中编制了冠状病毒的数据。IEDB含有超过大约3,600种不同物种的已知表位,以及病毒病原体资源,一种辅助致病病毒信息的互补库。SARS-COV-2的基因组和尖刺蛋白质序列来自国家生物技术信息中心。

Covid-19导致了8700万个案例,全球超过188万人死亡,包括在美国超过400,000个死亡。它造成了许多国家的社会,金融和政治面料。

2021年2月5日科学报告
DOI:10.1038 / S41598-021-81749-9

这项研究的作者是Bogdan, Zikun Yang和Shahin Nazarian,他们来自南加州大学维特比分校的电子与计算机工程系。

国家科学基金(NSF)职业奖(CPS/CNS-1453860)和国家科学基金资助(CCF-1837131, MCB-1936775和CNS-1932620);美国陆军研究办公室拨款(W911NF-17-1-0076);国防高级研究计划局(美国国防部高级研究计划局)年轻的教师奖和董事奖授予(N66001-17-1-4044),以及诺斯罗普·格鲁曼格兰特。

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