清華新聞網(wǎng)12月24日電 自新冠病毒流行以來(lái)，盡管重癥率降低，但是不斷出現(xiàn)的變異株導(dǎo)致突破性感染不斷發(fā)生。病毒的快速突變給疫苗和藥物干預(yù)帶來(lái)重大障礙，也為潛在的下一次大流行提供了可能。與此同時(shí)，現(xiàn)有模型尚未能將病毒突變的規(guī)律性和隨機(jī)性與最小數(shù)據(jù)和快速響應(yīng)需求整合起來(lái)。為此，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院程功教授團(tuán)隊(duì)與合作者開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)潔有效的語(yǔ)言模型，同時(shí)考慮病毒突變的規(guī)律性和隨機(jī)性，以預(yù)測(cè)可能流行的病毒變體和突變。
該模型通過(guò)構(gòu)建刺突蛋白S1序列的“語(yǔ)法框架”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)降維和語(yǔ)義表示，以把握模型的潛在規(guī)律性。同時(shí)，引入了“突變輪廓”的概念，即突變頻率，以納入隨機(jī)性。結(jié)合濕實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這一模型成功地識(shí)別并驗(yàn)證了多種具有顯著增強(qiáng)病毒傳染性和免疫逃逸能力的新冠變體。
病毒預(yù)測(cè)語(yǔ)言模型的建立
研究人員通過(guò)不斷更新三個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的序列數(shù)據(jù)（2022-2024），在XBB.1.16、EG.5、JN.1和BA.2.86等毒株的流行株或關(guān)鍵突變出現(xiàn)之前，便成功地將其預(yù)測(cè)。除此以外，研究結(jié)果還預(yù)測(cè)了可能導(dǎo)致未來(lái)流行病的未知變體。
這一研究不僅為理解新冠的變異提供了新的視角，也為新冠病毒疫苗和治療策略的開(kāi)發(fā)提供了寶貴的信息。隨著新冠病毒的持續(xù)演變，這種模型的應(yīng)用將有助于全球公共衛(wèi)生界更好地準(zhǔn)備和應(yīng)對(duì)未來(lái)的挑戰(zhàn)。
相關(guān)研究成果以“一種用于預(yù)測(cè)SARS-CoV-2演化的語(yǔ)言模型”（A predictive language model for SARS-CoV-2 evolution）為題，于12月23日發(fā)表于《信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與靶向治療》（Signal Transduction and Targeted Therapy）。
清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教授程功、軍事醫(yī)學(xué)研究院研究員魏從文、清華大學(xué)核研院博士后郭璇為論文通訊作者。清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2020級(jí)博士生麻恩浩與郭璇為論文共同第一作者。研究得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、深圳市醫(yī)學(xué)專(zhuān)項(xiàng)、深圳灣實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目基金、深圳市“三名工程”、西南聯(lián)合研究生院科技項(xiàng)目、新基石科學(xué)基金和騰訊基金科學(xué)探索獎(jiǎng)的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41392-024-02066-x
供稿：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
