劍橋用 AI 設計禽流感疫苗,雪貂全數獲保護

AI research illustration: a microscope over a red sample beside node diagrams

劍橋大學獸醫系病毒人畜共通傳染病實驗室於 11 月 5 日在《Cell Reports Medicine》發表論文,報告一款以 AI 輔助設計的 H5 禽流感候選疫苗。在小鼠與雪貂實驗中,它對測試的多種變異株提供了完全保護;作為對照,世界衛生組織儲備的禽流感疫苗面對同樣的病毒,只有約一半動物存活。

研究由 Jonathan Heeney 教授領導,Sneha Vishwanath 博士參與,合作單位包括劍橋衍生公司 DIOSynVax、加拿大國家微生物實驗室與義大利 IZSVe 研究所。DIOSynVax 成立於 2017 年,名稱是 Digitally Immune Optimised Synthetic Vaccines 的縮寫。

AI 負責的是哪一步

團隊打造了一套工具,彙整全球禽流感監測所得的基因序列,來源包括野生鳥類、家畜與人類病例,再據此設計一批「超級抗原」,讓它們帶有這一類病毒共有的特徵。候選抗原先在細胞中篩選,表現最好的一個進入動物實驗。劍橋的介紹並未點名使用了哪種模型。

Heeney 對這批抗原的描述是:

"The broadly protective antigens we design are entirely novel – they don't exist in nature."
(我們設計的廣譜抗原完全是全新的,自然界中並不存在。)

Vishwanath 的解釋是,這款疫苗讓免疫系統同時針對病毒生命週期中的幾個不同階段。Heeney 另外提到,AI 大幅加快了抗原設計,但設計出的候選抗原仍須在實驗室逐一進行安全性測試。

與儲備疫苗、季節性疫苗對照

現行的 WHO 儲備疫苗是依單一毒株設計。劍橋的說法是,它對其他正在流行的毒株保護有限,這次動物實驗的對照結果也指向同一個方向。

季節性流感疫苗走的是另一條路:先預測。世界衛生組織每年兩次依監測數據建議下一季的毒株,廠商依建議生產,預測若有偏差,該季的保護力就會打折扣。H5 禽流感更難預測,它在鳥類、牛隻與其他哺乳動物之間傳播,分支多、變異快。

劍橋這條路線換了個思路,用一種抗原盡量涵蓋整個病毒群。Heeney 形容其設計目標是抵銷病毒演化,不必每次都跟在變異後面追趕。團隊還提供了一項旁證:他們在 2018 年設計的季節性流感抗原,初步結果顯示七年後依然有效。這是初步數據,具體保護率介紹中並未提供。

尚無答案的部分

目前的證據全部來自動物。劍橋的介紹並未寫明每組動物數量、統計方法,以及具體測了哪些變異株,這些要等論文全文才能核對。下一步是人體臨床試驗,時程尚未公布;疫苗用在人身上是否安全、能否產生同樣的保護,都還沒有檢驗過。

資金方面,團隊 10 月自英國研究與創新署(UKRI)及環境、食品與農村事務部(Defra)取得 428 萬英鎊,與雷根斯堡和南安普敦的合作夥伴一起,研發一款同時針對拉薩熱、馬堡病毒與伊波拉病毒的疫苗。這筆經費屬於另一條研發線,與這次的禽流感疫苗無關。

Heeney 說,最讓他們緊張的時刻,是禽流感適應了在哺乳動物呼吸道中生存。AI 在這項研究中縮短的是抗原設計環節,臨床試驗、審批與量產各需要多久,論文並未涉及。

參考來源:劍橋大學官方新聞、《Cell Reports Medicine》論文資訊、CocoLoop;核實動物實驗保護結果、WHO 儲備疫苗對照,以及 UKRI、Defra 的資助金額。