病毒接下来会做什么？AI 正在帮助科学家预测它们的演变

摘要：目前期望的防范病毒的措施是通过查看病毒的基因序列来预测病毒将如何进化。距离那种方法还有很长的路要走，但越来越多的研究小组正在使用人工智能（AI）来预测 SARS-CoV-2、流感和其他病毒的进化。

编辑丨toileter

目前期望的防范病毒的措施是通过查看病毒的基因序列来预测病毒将如何进化。距离那种方法还有很长的路要走，但越来越多的研究小组正在使用人工智能（AI）来预测 SARS-CoV-2、流感和其他病毒的进化。

病毒（尤其是 SARS-CoV-2 等 RNA 病毒）通过积累新的突变不断进化。其中一些变化对病毒有利，使变体能够逃避宿主免疫并迅速传播。通过预测病毒将如何进化，研究人员理论上可以提前设计疫苗和抗病毒治疗。

到目前为止，AI 工具可以预测病毒中的哪些单一突变将最成功，哪些变体将在短期内「获胜」。但他们仍然无法预测未来很长一段时间内将发生的突变或变异的组合。

加利福尼亚州斯坦福大学（Stanford University）的计算生物学家布莱恩·希（Brian Hie）说，这是「一个非常令人兴奋且非常有用的研究领域」。他是最早将大型语言模型应用于病毒突变研究的研究人员之一。不过，预测病毒进化仍然极具挑战性，他随后强调道。

AI工具

过去，研究人员进行了实验以识别具有增强特性的变体，但这些实验既费力又耗时。一些小组，例如北京大学免疫学家曹云龙领导的实验室，已经开发了全新的方法，研究单个突变如何影响病毒逃避一组抗体检测的能力。这些实验可以解释大量的病毒进化，但不是全部。

英国格拉斯哥大学（University of Glasgow）的病毒学家大卫·罗伯逊（David Robertson）说，基于人工智能的蛋白质结构预测工具的到来——例如由伦敦人工智能公司 DeepMind 发布的 AlphaFold，以及由 Meta（前身为 Facebook）创建的 ESM-2 和 ESMFold——为该领域带来了新的活力。

AlphaFold：

AI 模型需要大量数据才能预测病毒进化。东京大学生物信息学家 Jumpei Ito 说，对导致 COVID-19 的病毒 SARS-CoV-2 进行大规模测序，使得预测成为可能。研究人员现在有近 1700 万个序列可用于训练他们的模型。

一种名为 EVEscape 的模型由马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的 Debora Marks 和她的团队开发，已被用于设计 SARS-CoV-2 刺突蛋白的 83 种可能版本，病毒用它来感染细胞。这些刺突化身可以逃避接种疫苗或感染当前流行的变体 4 的人产生的抗体，并可用于测试未来 COVID-19 疫苗的有效性。