一个由英国剑桥大学和南安普顿大学的科学家领导的研究团队已经开发出首个完全由人工智能设计的疫苗,目前正在人体上进行测试。
南安普顿大学的Saul Faust教授表示:"流感病毒、冠状病毒和埃博拉病毒群不断进化。当疫苗最终投入使用时,它们通常已经不太匹配——目前的反应性疫苗系统几乎跟不上。"
近年来,已经发生了多次由Beta冠状病毒引起的疫情爆发,其中最显著的引发了COVID-19大流行。这些病毒的持续传播导致了突变和新变种。
由于清楚需要具有更广泛保护作用的疫苗来应对当前和未来的危险突变,该团队开发了一种新型疫苗。它应提供针对广泛病毒(例如埃博拉病毒或冠状病毒群)的长期保护,即使它们继续突变。
剑桥大学病毒人畜共患实验室(Laboratory of Viral Zoonotics)的Jonathan Heeney教授表示:"我们已经将疫苗开发从反应性系统转变为面向未来的系统。"
"我们克服了传统疫苗保护有限的问题。这样我们就摆脱了不断追赶流通中病毒变种并不断调整疫苗的循环——就像狗追自己的尾巴一样。"
Heeney补充说,这种新型通用疫苗甚至可能保护人们免受尚未出现的病毒侵害。
人工智能如何应用?
对于这种疫苗,研究人员使用了完全由人工智能设计的活性成分,即所谓的"超级抗原"。
他们使用一种在计算机上设计的蛋白质,该蛋白质模拟各种冠状病毒的共同结构,而不是只针对单一毒株。这样免疫系统就能对抗具有这些基本特征的广泛病原体。
该团队利用了所有可用的Sarbeco冠状病毒基因序列——主要在蝙蝠中传播并可能跳跃到人类或其他哺乳动物的动物源性病毒——并在此基础上使用机器学习来开发超级抗原。
无需针头的疫苗
另一个创新:这种疫苗无需针头。它通过微流体射流给药,将抗原活性成分以高速液体射流直接射入皮肤。
研究人员强调,这种给药方式提高了全球适用性:它需要更小的体积,不产生尖锐废物,并提高了在将针头注射视为障碍的地区的接受度。
这类疫苗通常也比mRNA疫苗更耐热,不需要超低温冷链。这使它们特别适合在中低收入国家以及快速部署场景中使用。
下一步是什么?
首次研究包括少量参与者,主要测试安全性、耐受性和引发的免疫反应。
在2021年12月至2023年9月期间,39名志愿者接种了疫苗。研究人员报告称,疫苗在所有四个给药剂量下都耐受良好;没有出现显著的安全问题。
英国国家卫生与护理研究所(NIHR)的科学主任Marian Knight教授表示:"这种由人工智能设计的超级抗原研究的显著成功是实现广泛而持久的病毒防护的关键一步。"
在这些积极结果的基础上,研究人员现在启动了第二阶段研究。它将显示疫苗如何在更大、更多样化的人群中引发免疫反应,以及是否能建立强大、广泛保护的免疫力。
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