Lawrence'o Livermore'o nacionalinės laboratorijos (LLNL) tyrėjai, bendradarbiaudami su kitomis pagrindinėmis institucijomis, sėkmingai panaudojo AI varomą platformą, kad būtų galima priešpriešą optimizuoti antikūną, kad neutralizuotų plačią SARS-COV-2 variantų įvairovę.
Šis novatoriškas požiūris, paskelbtas žurnale Mokslo pažangareiškia reikšmingą šuolį kovojant su greitai besivystančiais virusais, tokiais kaip SARS-COV-2, pagerinant būsimą pandemijos pasirengimą ir atsparumą antikūnams. Straipsnyje aprašoma 3152-1142, naujos kartos antikūnų, gautų iš AZD3152-vaisto iš pasaulinės biofarmacijos kompanijos „AstraZeneca“, šiuo metu Europoje ir Japonijoje, vystymąsi, atsirandančiai dėl Covidid-19 prieš ekspozicijos profilaktiką.
Integruodami pažangiausią skaičiavimo modeliavimą, gilaus mutacijos nuskaitymą ir laboratorinį patvirtinimą, mokslininkai sukūrė antikūną, kuris atkuria visą potenciją nuo kelių galimų pabėgimo variantų, įskaitant tą, kuris atsirado per šį darbą, siekdamas sustiprinti antikūnus nuo galimų ateities mutacijų.
„Šis tyrimas liudija skaičiavimo biologijos ir AI galios liudijimą sprendžiant realaus pasaulio sveikatos krizes“,-sakė LLNL pagrindinis tyrėjas Danas Feissolas. „Integruodami mašinų mokymąsi su laboratorijos patvirtinimu, greitai sukūrėme antikūną, kuris prieštaravo kylančiai grėsmei, įrodydami, kad galime kovoti su aktyviai mutavusiu virusu.”
Sprendžiant virusinės evoliucijos iššūkį
Kaip parodė „Covid-19“ pandemija, SARS-COV-2 greitai vystosi, todėl daugelis anksčiau veiksmingų antikūnų gydymo būdų pasenė. Dauguma klinikinių antikūnų, kurie neutralizavo ankstyvas padermes, prarado veiksmingumą nuo naujausių omikrono subvariantų. AZD3152, sukurtas kaip profilaktinis pacientų imunitorizuotų pacientų populiacijų gydymas, taip pat parodė jautrumą viruso pabėgimo mutacijoms.
Norėdami tai kovoti, LLNL ir „AstraZeneca“ tyrėjai ėmėsi misijos, siekdami pagerinti antikūnų veiksmingumą. Jų požiūris prasidėjo nuo giluminio mutacijos nuskaitymo – technikos, kuri imituoja tūkstančius galimų virusinių mutacijų, kad būtų galima nustatyti galimas silpnąsias taškus antikūno surišimo galimybėje. Mokslininkai išsiaiškino, kad specifinės mutacijos tam tikrose viruso smaigalio baltymo vietose žymiai sumažino AZD3152 neutralizuojančią galią.
Spręsdami šiuos pažeidžiamumus, tyrėjai pasitelkė generatyvinę nevaržomą intelektualią narkotikų inžinerijos (vadovą) skaičiavimo platformą, sukurtą kaip vadovo programos dalį. Programą vykdo Jungtinė cheminės, biologinės, radiologinės ir branduolinės gynybos bendrojo projekto, skirto cheminės, biologinės, radiologinės ir branduolinės gynybos, įgalinančios biotechnologijas, Gynybos departamento cheminės ir biologinės gynybos programos vardu. Ja siekiama pagerinti pasirengimą biodegencijai ir ekonomiškai atrasti kandidatus į medicinos atsakomybę į kylančius ir nenumatytus biothreats.
Tyrėjai panaudojo platformą, norėdami išanalizuoti daugiau nei 10 milijardų galimų antikūnų modifikacijų ir numatyti, kurie pokyčiai padidintų prisijungimą prie SARS-COV-2 variantų, įskaitant tuos, kurie dar nėra apyvartoje. Tada geriausi kandidatai buvo išbandyti laboratorijoje, kad būtų patvirtinta jų veiksmingumas.
Po dviejų iteracinių projektavimo ciklų komanda nustatė, kad 3152-1142 buvo perspektyviausias optimizuotas antikūnas. Šis naujas antikūnų variantas parodė 100 kartų padidėjusį potenciją nuo SARS-COV-2 varianto, kuris anksčiau išvengė AZD3152 neutralizacijos.
Poveikis būsimam pasirengimui pandemijai
Šis tyrimas remiasi ankstesniu tos pačios komandos darbu, siekiant sukurti AI varomus antikūnų optimizavimą kaip revoliucinę infekcinių ligų valdymo įrankį. Išskirtinis šiam projektui yra gebėjimas numatyti virusų evoliuciją ir projektavimo terapiją, kuri išlieka veiksminga ilgesniam laikotarpiui, ir tai sumažina nuolatinio pertvarkymo poreikį.
Komanda įsivaizduoja, kad kada nors galės greitai pertvarkyti antikūnus, kad JAV maisto ir vaistų administracija greitai patvirtintų, panašiai kaip ir tai, kaip gripo vakcinos patvirtinamos pagreitintu peržiūros ciklu – tai yra ta, kad tyrėjai daro tik keletą aminorūgščių pakeitimų, kad anksčiau būtų žiauriai peržiūrėtas vaistas.
„Žvelgdami į priekį siekdami išsivystyti virusą, mes ne tik reaguojame į dabartines grėsmes – mes aktyviai kuriame terapiją, kad kovojame su potencialia būsima viruso evoliucija“, – sakė pirmoji autorius Fangqiangas Zhu, skaičiavimo fizikas LLNL biocheminių ir biofizinių sistemų grupėje.