USC研究人員開發了一種新的方法來對抗冠狀病毒和加速疫苗研發的突變，以阻止造成數千人死亡和經濟破壞的病原體。

USC Viterbi工程學院的研究小組利用人工智慧(AI)開發了一種方法，以加快疫苗的分析，並對最佳的預防性醫療療法零進行分析。

這種方法很容易被用來分析病毒的潛在突變，確保儘可能好的疫苗能迅速找到解決方案，讓人類在不斷變化的傳染中獲得巨大優勢。研究稱，他們的機器學習模式可以完成疫苗設計週期，這些週期需要幾秒鐘或幾年的時間。

“這個人工智慧框架適用於這種病毒的具體情況，可以在幾秒鐘內提供疫苗候選人，並將他們快速轉移到臨床試驗中，以便在不損害安全的情況下實現預防性醫學治療， ” USC維特比(Viterbi)電力和計算機工程副教授、該研究的相應作者保羅•波格丹(Paul Bogdan)說。 “此外，可以對它進行調整，幫助我們在冠狀病毒在世界各地變異時保持領先。 ”

研究結果今天(2021年2月5日)發表在《自然研究科學報告》中

該研究稱，當將導致COVID - 19的病毒應用到SARS - CoV - 2時，計算機模型迅速消除了95%本可以治療病原體的化合物，並確定了最佳選擇。

人工智慧輔助方法預測，有26種潛在的疫苗可以對抗冠狀病毒。科學家們從這些疫苗中找到了最好的11種疫苗，可以用來製造多皮狀病毒疫苗，用來攻擊冠狀病毒用來捆綁和穿透宿主細胞的突發性蛋白質。疫苗的目標是該地區或傳染的表皮狀病毒，以破壞該病毒的複製能力。

此外，工程師們還可以在不到一分鐘的時間裡為一種新病毒製造一種新的多環疫苗，並在一小時內驗證其質量。相比之下，目前控制病毒的過程需要在實驗室裡增加病原體，使其失去活力，並注入導致疾病的病毒。這個過程耗時長，需要一年多的時間；與此同時，疾病會蔓延。

在這種流行病的現階段，這種方法尤其有用，因為冠狀病毒開始在全世界人口中變異。一些科學家擔心，這種變異可能會最大限度地降低輝瑞(Federal Reserve Bank)和Moderna疫苗的效力。 輝瑞和Moderna目前正在分發疫苗。最近在英國、南非和巴西出現的病毒變異似乎更容易傳播，科學家稱，這將迅速導致更多病例、死亡和住院。

但波格丹表示，如果SARS - CoV - 2無法被現有疫苗控制，或者需要新疫苗來應對其他新出現的病毒，那麼USC的人工智慧輔助方法就可以用來快速設計其他預防機制。

例如，研究解釋說， USC科學家只使用了一個B細胞表觀和一個T細胞表觀，而應用更大的資料集和更可能的組合可以開發一個更全面和更快的疫苗設計工具。

“擬議的疫苗設計框架可以應對三種最常見的突變，並擴大到應對其他可能不為人知的突變， ”波格丹說。

這項研究的原始資料來自一個名為Immune Epitope資料庫(Immune Epitope Database)的大型生物資訊學資料庫，世界各地的科學家一直在該資料庫中收集有關冠狀病毒和其他疾病的資料。 IDB包含來自約3600種不同物種的60多萬個已知表皮，還有病毒病原體資源(Virus Pathogen Resource)，這是一個補充性的病原病毒資訊庫。 SARS - CoV - 2的基因組和激增蛋白質序列來自國家生物技術資訊中心(National Center for Biotechnical Information)。

COVID - 19在全世界導致8 700萬人死亡， 188萬人死亡，包括美國40多萬人死亡，破壞了許多國家的社會、財政和政治結構。

研究作者是USC Viterbi電氣和計算機工程系的Bogdan 、 Zikun Yang和Shahin Nazarian 。

對這項研究的支助來自國家科學基金會的職業獎(CPS / CNS - 1453860)和國家科學基金會的贈款(CCF - 1837131 、 MCB - 1936775和CNS - 1932620)；美國陸軍研究辦公室的贈款(W911NF - 17 - 1 - 0076)；國防高階研究專案局(DARPA)青年學院獎和主任獎贈款(N66000 - 17 - 1 - 4044)和諾斯羅普格魯曼贈款。