专家谈丨人工智能技术助力新冠疫苗研发

20世纪90年代初，国际知名学者周海中先生曾经预言：“人工智能技术将广泛应用到各学科领域，会产生意想不到的效果。”如今，越来越多的事实证明了他的这一预言。医学领域，人工智能技术在流行病方面起着不可或缺的作用。目前，新型冠状病毒肺炎（COVID-19）及其变异奥密克戎(Omicron)仍在全球蔓延；为构筑免疫屏障，一方面进行新冠疫苗接种或者使用新冠口服药，另一方面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，找到病毒来源以及传播宿主，还是研制病毒疫苗或者特效药，人工智能技术在抗击新冠方面都大有用武之地。最近，世界卫生组织(WHO)就现有的疫苗对新冠病毒及其变异作了初步的评估；他们表示研发新冠通用疫苗是一个值得期待的选项，但围绕究竟需要多少时间这一问题却难下定论。不少研究机构都在利用人工智能技术来开发新冠疫苗，已初步取得显著成果。

例如，日本电气股份有限公司(NEC) 最近在利用人工智能技术来研发下一代新冠疫苗。目前使用的针对新冠肺炎病毒的信使核糖核酸(mRNA)疫苗将含有编码抗原蛋白的mRNA导入人体，形成相应的抗原蛋白，从而诱导机体产生特异性免疫反应，达到预防免疫的效果。但是，近期新冠肺炎病毒的刺突蛋白中出现了大量变异，导致疫苗的防护效果下降。所以该公司的战略是，将刺突蛋白以外的病毒蛋白都作为候选抗原，排除那些容易变异的部分；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体。

又如，英国帝国理工学院研制新冠疫苗的工作原理是，利用人工智能技术来训练免疫系统识别特定病原体(如病毒、寄生虫或细菌)的感染并作出反应。每种疫苗的核心都是抗原(一种基于部分病原体的小而安全的分子)，它能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，如冠状病毒的刺突蛋白，或疟疾寄生虫的外壳蛋白，而这限制了疫苗应对新变体的有效性和能力。为解决这个问题，研究人员将基因组、流行病学、免疫学等综合在一起，创造出全新的合成抗原。

又如，美国西北大学正在使用人工智能技术来加快新冠肺炎疫苗的研究。该校研究人员开发出一种新的算法，可以预测哪些疫苗研究的结果最有可能被复制；可复制，意味着可以再次获得研究结果，是研究结论有效的关键信号。这一模型考虑的因素要比评审专家更多，因此评估疫苗的准确性和有效性会更高。他们认为，单独使用该模型，其准确性与公开研究和证据系统化置信系统相当，若人机结合使用，准确性会更高。

再如，瑞士苏黎世联邦理工学院的研究团队最近开发出利用人工智能技术来预测包括新冠病毒在内的冠状病毒未来变种的新方法；它有望促进下一代抗体疗法及疫苗的研发，为制定公共卫生政策提供重要参考。研究人员表示，这种新方法有助于开发下一代抗体疗法，目前他们已经研制出了一些抗体，该方法可以确定哪些抗体具有最广泛的活性，也有望促进下一代新冠疫苗的开发。

其实，中国百度公司在解决新冠疫苗问题方面早已贡献了一臂之力。该公司在2020年就推出全球首个mRNA疫苗基因序列设计算法LinearDesign，这是专门用于优化mRNA序列设计的高效算法。针对新冠mRNA疫苗序列，LinearDesign能在十几分钟内完成序列设计，大大提升了疫苗设计的稳定性和蛋白质表达水平，有效解决了mRNA疫苗研发中最重要的稳定性问题。

由此可见，人工智能技术与生物制药技术的深度结合，把新冠疫苗研发的“大海捞针”变成“按图索骥”。完全可以相信，在广大科技人员的努力和人工智能技术的助力下，新冠疫苗的研发很快就能实现关键核心技术的重大突破，这将为全人类的生命健康保驾护航。