病毒可能比人們想象得更狡猾 ， 它能不斷偽裝自己 ， 逃避“疫苗獵人”的追捕 。
一直以來 ， 研制對抗流感和艾滋病病毒（HIV）等病毒的有效疫苗之所以如此困難 ， 原因之一是這些病毒的變異非常迅速 。 這使得它們可以通過一種被稱為病毒逃逸的過程 ， 避開特定疫苗產生的抗體 。
美國麻省理工學院研究人員現(xiàn)在設計了一種計算病毒逃逸的新模型 。 該模型基于最初用來分析語言的模型 ， 可以預測病毒表面蛋白的哪些部分更容易發(fā)生突變 ， 從而使病毒能夠逃逸 ， 也可以識別出不太可能發(fā)生突變的部分 ， 使它們成為新疫苗的良好靶標 。
“病毒逃逸是個大問題 。 ”麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室教授Bonnie Berger說 ， “流感病毒表面蛋白和HIV病毒包膜表面蛋白的病毒逃逸是造成目前沒有通用疫苗的主要原因 。 這兩種疾病每年都會導致數(shù)十萬人死亡 。 ”
在1月15日發(fā)表在《科學》上的一項研究中 ， Berger及同事確定了流感、HIV和新冠病毒疫苗的可能目標 。 研究人員還將該模型用于研究最近在英國和南非出現(xiàn)的新冠病毒新變種 。 研究人員說 ， 尚未經過同行評審的相關分析發(fā)現(xiàn) ， 這些病毒的基因序列應該被進一步調查 ， 以確定它們是否有可能逃脫現(xiàn)有疫苗的影響 。
病毒也有語言
不同類型的病毒以不同的速度發(fā)生基因突變 ， HIV和流感是突變最快的病毒之一 。
“HIV和流感病毒突變得很快 ， 這是它們復制生物學的結果 。 例如 ， HIV和流感遺傳物質復制的機制容易出錯 ， 從而導致突變 。 ”該研究通訊作者、麻省理工學院生物工程助理教授Bryan Bryson在接受《中國科學報》采訪人員采訪時表示 。
為了讓這些突變促進病毒逃逸 ， 它們必須幫助病毒改變其表面蛋白質的形狀 ， 這樣抗體就不能再與它們結合 。 然而 ， 這種蛋白質不會發(fā)生使其失去功能的變化 。
Berger、Bryson以及研究生Brian Hie等人 ， 決定使用一種被稱為語言模型的計算模型對這些標準進行建模 。 這種模型來自自然語言處理（NLP）領域 ， 最初被設計用來分析語言模式 ， 特別是某些單詞同時出現(xiàn)的頻率 。 然后 ， 這些模型就可以預測哪些單詞可以用來完成一個句子 ， 比如要補全“薩莉在（）中吃了雞蛋” ， NLP模型可能預測“早餐”或“午餐” 。
“我們對NLP語言模型的最新進展感到興奮 ， 這些模型可以通過訓練原始文本來理解人類語言 。 于是 ， 我們認為 ， 由于病毒最豐富的數(shù)據(jù)只是原始的病毒序列 ， 我們也可以通過訓練語言模型從病毒序列數(shù)據(jù)集中學習非常復雜的模式 。 ”Bryson說 。
當這種模型應用于生物信息 ， 如基因序列時 ， 語法類似于確定特定序列編碼的蛋白質是否具有功能的規(guī)則 ， 語義意義類似于蛋白質是否能夠呈現(xiàn)新的形狀 ， 幫助它逃避抗體 。 因此 ， 使病毒能夠逃脫的突變必須保持序列的語法性 ， 但同時能以一種有用的方式改變蛋白質的結構 。
用序列訓練模型
“如果病毒想要逃離人類的免疫系統(tǒng) ， 又不想讓自己因突變而死亡或無法復制 ， 換句話說 ， 它既想保持健康 ， 又想充分偽裝自己 ， 以便不會被人體免疫系統(tǒng)檢測到 。 ”Hie說 。
為了模擬這一過程 ， 研究人員訓練了一個NLP模型來分析基因序列中的模式 ， 該模型可以預測具有新功能但仍遵循蛋白質結構生物學規(guī)則的新序列 。 這種建模的一個顯著優(yōu)點是它只需要序列信息 ， 這比獲得蛋白質結構容易得多 。
推薦閱讀
- 內蒙古出現(xiàn)兩起鼠疫疫情，鼠疫還是以前那個“奪命瘟神”嗎？
- 嬰幼兒“肉肉的”更健康？看看這份體重對照表
- 人老關節(jié)也會老嗎？兩個按摩技巧緩解晨僵
- 農村老話說“豬見糠，喜洋洋”是什么意思難道是喂豬多吃糠
- “網(wǎng)紅”兒童膏方山楂六物膏，秋天可用來滋補嗎？
- 澳研究發(fā)現(xiàn)嚴重病毒感染可使T細胞快速“癱瘓”
- 新冠病毒可能導致重要免疫結構缺失
- 經常憋尿會得急性腎炎？保護腎臟要做到這幾點
- 傳染病學重要發(fā)現(xiàn)：抑制艾滋病病毒轉錄機制揭示
- 運動太傷膝蓋怎么辦？學會這些可以提高運動能力上限