剑桥大学兽医系病毒人畜共患病实验室 11 月 5 日在《Cell Reports Medicine》发表论文,报告一款用 AI 辅助设计的 H5 禽流感候选疫苗。在小鼠和雪貂实验中,它对测试的多种变异株提供了完全保护;作为对照,世界卫生组织储备的禽流感疫苗面对同样的病毒,只有约一半动物存活。
研究由 Jonathan Heeney 教授领导,Sneha Vishwanath 博士参与,合作方包括剑桥衍生公司 DIOSynVax、加拿大国家微生物实验室和意大利 IZSVe 研究所。DIOSynVax 成立于 2017 年,名字是 Digitally Immune Optimised Synthetic Vaccines 的缩写。
AI 做的是哪一步
团队搭了一个工具,汇总全球禽流感监测得到的基因序列,来源包括野生鸟类、家畜和人类病例,再据此设计一批“超级抗原”,让它们带上这一类病毒共有的特征。候选抗原先在细胞里筛选,表现最好的一个进入动物实验。剑桥的介绍没有点名用了哪种模型。
Heeney 对这批抗原的描述是:
“The broadly protective antigens we design are entirely novel – they don’t exist in nature.” (我们设计的广谱抗原完全是新的,自然界里并不存在。)
Vishwanath 的解释是,这款疫苗让免疫系统同时针对病毒生命周期里的几个不同阶段。Heeney 另外提到,AI 大大加快了抗原设计,设计出的候选仍要在实验室里逐一做安全性测试。
和储备疫苗、季节性疫苗对照
现有的 WHO 储备疫苗按单一毒株设计。剑桥的说法是,它对其他正在流行的毒株保护很有限,这次动物实验的对照结果也指向同一个方向。
季节性流感疫苗走的是另一条路:先预测。世卫组织每年两次根据监测数据推荐下一季的毒株,厂家按推荐生产,预测偏了,当季保护力就会打折扣。H5 禽流感更难预测,它在鸟类、牛和其他哺乳动物之间传播,分支多,变得快。
剑桥这条路线换了个思路,用一种抗原尽量罩住一整个病毒群。Heeney 形容它的设计目标是抵消病毒进化,用不着每次跟在变异后面追。团队还给了一个旁证:他们 2018 年设计的季节性流感抗原,初步结果显示七年后依然有效。这是初步数据,具体保护率介绍里没有给。
还没有答案的部分
目前的证据全部来自动物。剑桥的介绍没有写每组动物数量、统计方法和具体测了哪些变异株,这些要等论文全文核对。下一步是人体临床试验,时间表没有公布;疫苗用在人身上是否安全、能不能产生同样的保护,都还没有检验过。
资金方面,团队 10 月从英国研究与创新署(UKRI)和环境、食品及农村事务部(Defra)拿到 428 万英镑,与雷根斯堡和南安普顿的合作方一起,研发一款同时针对拉沙热、马尔堡病毒和埃博拉病毒的疫苗。这笔钱属于另一条研发线,和这次的禽流感疫苗无关。
Heeney 说,让他们最紧张的时刻,是禽流感适应了在哺乳动物呼吸道里生存。AI 在这项研究里缩短的是抗原设计环节,临床试验、审批和量产各要多久,论文没有涉及。
参考来源:剑桥大学官方新闻、《Cell Reports Medicine》论文信息、CocoLoop;核验动物实验保护结果、WHO 储备疫苗对照与 UKRI、Defra 资助金额。