AI助力研發冠狀病毒“通用疫苗”

文／劉 霞

由于新冠病毒不斷變異，人們開始擔心之前使用的新冠疫苗是否依然有效。究竟有沒有一種能夠應對各種新冠病毒的“通用疫苗”？為防范下一場全球大流行病，很多國家都在推進相關研究，科學家們更是用上了“大殺器”——人工智能。

“通用疫苗”：防患未然

今年1月底，美國白宮冠狀病毒工作組成員、總統首席醫療顧問安東尼·福奇在國會上介紹了美國開發一種冠狀病毒“通用疫苗”的努力。福奇表示，該疫苗旨在對抗新冠病毒和未來幾年可能出現的其他類似病毒。

福奇對參議院衛生、教育、勞工和養老金委員會表示：“開發一種冠狀病毒通用疫苗的重要性日益凸顯，這種疫苗將有效對抗所有新冠病毒變體，并最終對抗所有冠狀病毒。”

福奇說，從長遠來看，一種冠狀病毒“通用疫苗”的開發可能有助于防止全球下一次大流行病——新冠疫情無法根絕，可能還會定期出現。此外，人類還可能遭遇來自動物的未知冠狀病毒的感染。

日本《朝日新聞》網站在10日的報道中指出，這種“通用疫苗”的效果即便比不上針對特定病毒的疫苗，但對其他冠狀病毒仍有一定的防護效果。

比如，去年12月，美國國防部下屬沃爾特·里德陸軍研究所宣布研發的一種名為“刺突鐵蛋白納米粒子”的疫苗，“不僅能引發強有力的免疫反應，還可能為人們關注的新冠病毒變體以及其他冠狀病毒，如嚴重急性呼吸綜合征病毒提供廣泛的保護。”

據報道，該疫苗今年年初完成了第一階段的人體試驗，目前正申請開展第二和第三階段的試驗。

日本弘前大學病毒學副教授森田英嗣表示：“這種蛋白很穩定，而且外形酷似病毒，能夠長時間高效地發揮免疫效力。”

AI助力：事半功倍

為了更好、更快地研制出這樣的疫苗，人工智能工具“臨危受命”。

據日本《朝日新聞》報道，日本NEC公司正在利用人工智能（AI）技術研發下一代疫苗。

目前使用的針對新冠病毒的信使核糖核酸（mRNA）疫苗將含有編碼抗原蛋白的mRNA導入人體，形成相應的抗原蛋白，從而誘導機體產生特異性免疫反應，達到預防免疫的效果。但是，奧密克戎毒株的刺突蛋白中出現了大量變異，導致疫苗的防護效果下降。所以NEC公司的戰略是，將刺突蛋白以外的病毒蛋白都作為候選抗原，排除那些容易變異的部分。為此，研究人員通過讓AI學習免疫反應的實驗數據來確定候選抗原。

無獨有偶，總部位于英國牛津的生物技術初創公司Baseimmune在借助AI開發冠狀病毒通用疫苗方面的表現也可圈可點。

據英國《科學焦點》雜志網站報道，該公司研制疫苗的工作原理是訓練免疫系統識別特定病原體（如病毒、寄生蟲或細菌）的感染并作出反應。每種疫苗的核心都是抗原（一種基于部分病原體的小而安全的分子），它能觸發保護性免疫反應。大多數疫苗抗原基于單一病原體成分，如冠狀病毒的刺突蛋白，或瘧疾寄生蟲的外殼蛋白，而這限制了疫苗應對新變體的有效性和能力。

為解決這個問題，Baseimmune公司的疫苗設計算法將基因組、流行病學、免疫學等綜合在一起，創造出全新的合成抗原，其中包含病原體中所有“最有可能引發強烈的保護性免疫反應”的組成部分。

Baseimmune公司表示，這些“挑選和混合”抗原將向免疫系統提供關于如何識別和應對特定病原體的一切信息，無論是現在還是將來，無論是否變異。設計出來的抗原可以被注入任何疫苗技術平臺，包括mRNA、DNA和病毒載體，從而創造出適用于所有當前和可能變異的通用疫苗。

該公司已與DNA疫苗先驅Touchlight合作，開發一種冠狀病毒通用疫苗，旨在應對新變異的出現，防止未來的大流行病。據悉，該公司在最新一輪投資中獲得了350萬英鎊，他們計劃用這筆錢幫助為包括冠狀病毒和瘧疾在內的幾種主要疾病研制通用疫苗。

此外，mRNA本身存在穩定性差、易分解等問題，所以在保存、運輸過程中及體內表達時很容易失效。因此，如何穩定mRNA，提升研發效率，成為了全球科研機關、防疫機構和生物醫學公司亟須面對的難題。

中國百度公司在解決這一問題方面貢獻了一臂之力。據媒體報道，2020年，百度研究院推出全球首個mRNA疫苗基因序列設計算法LinearDesign，這是專門用于優化mRNA序列設計的高效算法。針對新冠mRNA疫苗序列，LinearDesign能在16分鐘內大大提升疫苗設計的穩定性和蛋白質表達水平，有效解決了mRNA疫苗研發中最重要的穩定性問題。

《朝日新聞》在報道中指出，備受期待的冠狀病毒通用疫苗能否很快面世并應用于人體還是未知數。不過，即使不能趕在新冠病毒下一個變異株出現之前誕生，也可能成為預防其他冠狀病毒引發的下一場大流行病的有力候選工具。

（文章來源：《科技日報》）