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Nature子刊:陆路团队合作开发基于人工智能技术的抗体研究模型

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  正在人类取病毒性病原体的博弈中,发觉强有力的中和抗体(neutralizing antibody,nab)应用于医治是主要“兵器”之一。正在自然抗体或人工设计抗体中,作用机制和中和本领的研讨历程,常常须要泯灭大批的实验来检验和探讨,与此同时也是“人取病毒”赛跑中的环节限速环节。若何快速、精准猜测未知抗体的中和本领及其作用靶点,正在传统的抗体药物研发领域中仍需进一步打破的环节科学题目。

  2022年11月7日,复旦大学根蒂根基医学院陆路团队团结商汤高新科技(sensetime)张少霆、张捷等人在Nature子刊Nature Machine Intelligence上宣布了题为:Predicting unseen antibodies'neutralizability via adaptive graph neural networks的研讨论文。

  该研讨初次提出了一个深度“抗体-抗原”交互算法模子(a deep Ab-Ag interaction algorithm,简称DeepAAI)。DeepAAI有别于典范的序列比对的要领,反而是根据深度进修的要领“静态顺应性地”进修未知抗体取已知抗体的干系(Adaptive Relation Graph),进而避免了AI算法关于未知抗体冷启动的题目,到达有效地展望未知抗体的中和本领。另外,DeepAAI还具有较好的解释性,能为抗原抗体的融合位点提供线索;剖析统一病毒不一样变种和亚变种之间的类似干系,为某病毒涌现的新亚种引荐也许的中和抗体。

  DeepAAI另一个特点是它基于序列数据。虽然实在的三级构造数据能进步AI算法的猜测准确性,可是实际天下(real-world)中大批抗体的三级构造是未知的。DeepAAI废弃了先按照序列猜测构造,再随后按照猜测出的构造再猜测抗原抗体相互作用的这类串连AI算法的形式,反而是直接基于序列提取充足的有用特点适用于猜测相互作用。这就避免了“正在第1步中的偏差正在第2步中被积累和指数级放大”的风险。与此同时,实际天下中大批存正在的序列数据还能够加强AI算法的实用性。

  为了全面评价DeepAAI的猜测才能,该研讨以艾滋病病毒(HIV)、新冠病毒(SARS-CoV-2)、流感病毒(infuenza)和登革病毒(dengue)为模子病毒,展开了深入研讨。DeepAAI对这一些病毒的抗体的中和才能展示出必定水平的精准猜测。

  考虑现阶段大批SARS-CoV-2变异株的呈现,尤其是Omicron亚型,该研究所报导的DeepAAI模子有可能为抗体药物优化,和广谱抗病毒抗体的研发供应思绪。