利用人工智能预测病毒变异

抗体逃逸突变，即诱导病毒规避中和抗体作用的变异，会影响病毒再感染率和疫苗效力的持续时间，因此，尽早预测这种变异是开发最佳疫苗和疗法的关键。

一、英美科学家开发通用工具EVEscape

2023年10月11日，来自哈佛医学院的Debora S. Marks团队在《自然》（Nature）杂志上发表了一篇题为 Learning from prepandemic data to forecast viral escape 的文章，他们开发了一个通用的模块化框架EVEscape，可在不依赖于大流行测序或抗体结构的前提下预测病毒的逃逸潜力，不仅在预测SARS-CoV-2的大流行变异方面与高通量DMS一样准确，还可推广到其他病毒类型。这种早期预警系统可以指导公共卫生决策和准备工作，以最大限度减少大流行对人类和社会经济的影响。

为了测试模型进行早期预测的能力，研究人员利用SARS-CoV-2大流行之前的可用信息进行了一项回顾性研究（对2020年1月之前可用的刺突蛋白序列进行训练），将预测结果与随后在大流行中观察到的突变进行比较，直至2023年5月，刺突蛋白RBD（受体结合域）预测中50%的突变出现在大流行中，值得注意的是，还预测到了在大流行中治疗性单抗表位中的逃逸突变如N440、E484A/K/Q和Q493R，证明EVEscape在SARS-CoV-2逃逸突变出现前的早期预警能力。研究团队表示，EVEscape还能够随着流行病毒的发展预测病毒可能会发生哪种免疫逃逸的突变，以及哪种基于抗体的疗法可能会失去疗效。

从政府的角度来说，EVEscape可以帮助卫生相关工作人员更有效的制定针对于某个病毒的政策，从而有效减少因为应对大流行病毒而过度支出的人员和费用。哈佛医学院副教授，也是EVEscape的开发者之一的黛博拉·马克思（Debora Marks）表示：事物在巨大的压力下会巨大的突变可能，并且有巨大的群体都可能会发生这种突变。因此，通过这项技术，或许能够有效的帮助我们应对对未来的不确定性，并且预测出成功率极大的一条路来。利用这一工具对潜在逃逸突变的早期感知可以为疫苗和治疗设计提供信息，可以更好地遏制病毒传播。

二、Flagship注资5000万美元推出Apriori Bio平台

著名风投机构Flagship Pioneering在2022年7月宣布正式推出Apriori Bio，并注入达5000万美元的资金。Apriori Bio是一家运用其独特人工智能平台，推测病毒的所有可能变异，并据此开发能够抵抗快速变异病毒的抗体或药物。

目前仍没有人可以预测下一波病毒爆发时病毒的种类与其变异。世界上许多极具危险性病毒的演化速度比新药开发的速度来得快得许多，新冠病毒与人类免疫缺陷病毒（HIV）、埃博拉病毒（Ebola）、流感病毒等都是例子。由于病毒的快速变异，导致开发有效且具持久性的疫苗变得极为困难。

与其追着随着演化而变异的病毒跑，Apriori反其道而行，在这些病毒变异出现以前就先预测其存在，并制定所需的保护措施来抵抗这些未来可能出现的病毒。Apriori开发了一套称之为Octavia的独特生物导向人工智能系统。通过对现有病毒变异演化路径的学习，Octavia可以根据锚定序列（anchor sequences）在体外生产数百万合成的变异序列，并测量抗体和细胞受体与每个变种结合的能力。此人工智能系统可以建立模型以预测每一个变异如何在真实世界当中变化，进而识别出那些可能最具威胁的变异种类，并据此开发相对应的抗体药物和疫苗。重要的是，这些数据库与工具可以让Octavia产生与病原体相关的实时情报，有助于公共卫生决定与政策的制定。

Apriori除了内部针对一系列潜在病毒威胁进行疫苗与抗体的开发外，目前也正在积极评估与其他政府与公司合作的可能性。Apriori会优先开发世界卫生组织（WHO）所关心的病毒种类，例如新冠病毒、流感病毒与人类免疫缺陷病毒。

参考文献：

1、https://www.nature.com/articles/s41586-023-06617-0

2、https://aprioribio.com/news/flagship-pioneering-launches-apriori-bio-to-provide-variant-proof-protection-from-the-greatest-viral-threats