科学家开发AI模型 预测哪把免疫系统“钥匙”能打开冠状病毒的“锁”

2021年04月30日 14:58 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,通过芬兰阿尔托大学和赫尔辛基大学的研究人员开发的一种人工智能(AI)方法,研究人员现在可以将免疫细胞与它们的靶标联系起来,例如解耦哪些白细胞识别SARS-CoV-2。研究人员所开发的工具在了解免疫系统在感染、自身免疫性疾病和癌症中的功能方面有广泛的应用。

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人类的免疫防御是基于白细胞准确识别致病病原体并对其启动防御反应的能力。免疫防御能够“回忆起”它以前遇到的病原体,例如,疫苗的有效性就是基于此。因此,免疫防御系统是最准确的病人记录系统,它带有一个人所面对的所有病原体的历史。然而,这种信息以前很难从病人样本中获得。

学习免疫系统可以大致分为两部分,其中B细胞负责产生针对病原体的抗体,而T细胞则负责破坏其目标。用传统的实验室方法测量抗体是相对简单的,这就是为什么抗体已经在医疗保健方面有多种用途。

转化血液学教授Satu Mustjoki说:"人们知道T细胞在针对病毒和癌症等的防御反应中的作用至关重要,但尽管进行了广泛的研究,确定T细胞的目标一直很困难。

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T细胞以“锁-钥原理”识别它们的目标,其中“钥匙”是T细胞表面的T细胞受体,而“锁”是呈现在受感染细胞表面的蛋白质。据估计,一个人携带的不同T细胞“钥匙”比银河系中的星星还要多,这使得用实验室技术绘制T细胞目标图变得很麻烦。

因此,阿尔托大学和赫尔辛基大学的研究人员研究了先前剖析的锁钥对,并能够创建一个人工智能模型,以预测先前未映射的T细胞的目标。

“我们创建的人工智能模型很灵活,适用于每一种可能的病原体--只要我们有足够的实验产生的锁钥对。例如,当有足够数量的此类配对时,我们很快就能将我们的模型应用于冠状病毒SARS-CoV-2,”阿尔托大学理学硕士和博士生Emmi Jokinen解释道。

这项研究的结果有助于我们了解T细胞如何应用其“钥匙”的不同部分来识别其锁。研究人员研究了哪些T细胞能识别常见的病毒,如流感-、HI-和B型肝炎-病毒。研究人员还用他们的工具分析了识别乙肝的T细胞的作用,这些T细胞在肝炎发展到肝细胞癌后已经失去了杀伤力。

该研究已发表在科学杂志《PLOS Computational Biology》上。

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阿尔托大学计算生物学和机器学习教授Harri Lähdesmäki指出:“在这些工具的帮助下,我们能够更好地利用已经公布的庞大患者群,并获得对它们的额外理解。”

利用人工智能工具,研究人员已经弄清楚,除其他事项外,在不同的疾病状态下,防御反应的强度与其目标之间的关系,如果没有这项研究,这是不可能的。

“例如,除了COVID-19感染,我们还调查了防御系统在各种自身免疫性疾病发展中的作用,并解释了为什么有些癌症患者从新药中受益,而有些则没有,”赫尔辛基大学的博士生Jani Huuhtanen博士透露了即将使用新模型的工作。

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