COVID-19的快速推出疫苗在世界的许多地方是最伟大的成功故事的大流行,预防严重疾病、死亡和长期副作用病毒和设置课程的经济复苏。但新高度突变ο变体的出现引起了担心当前的疫苗可能不再是充分有效的。

SARS-CoV-2 COVID-19背后的病毒,是密切相关,更致命的冠状病毒SARS-CoV-1和中东等呼吸系统综合症(即)。我们一直相对幸运,这是不那么危险的——尽管更多的传染性,这个家庭成员造成大流行。的事件使这些病毒开始感染和传播在人类中继续发生,它只是一个时间问题,直到它再次发生。

虽然还有很长的路来控制COVID-19大流行——和世界焦急地等待答案的潜在影响的买卖——有一件事是肯定的:我们需要做更多的工作来保持领先的传染病;无论是病原体的变异形式我们看到现在,或下一个流感大流行。

更有效的疫苗抗原的设计是关键

疫苗科技发展投资可以为我们提供的工具来应对病原体具有大流行的潜力。

近年来,疫苗研究主要集中在开发更好、更安全的交付系统,如病毒载体、DNA和mRNA-based疫苗,以及更有效的刺激免疫佐剂。然而,更受到关注的核心组件:每个疫苗抗原。一种有效疫苗依赖于有效地呈现信息的病原体的免疫系统,训练反应应该我们遇到真正的病原体。即使疫苗有高效的交付系统和辅助,它一文不值,如果人体的免疫细胞和抗体不能认识到循环,导致疾病的病原体。

此外,如果病原体发展,蛋白质的变化已经被选择作为疫苗抗原,那么它也许能够逃避vaccine-mediated保护。我们认为这对于流感,变异迅速,每年需要设计新的疫苗。也有许多其他病原体,我们只是还没有找到合适的抗原,因此没有疫苗。

再次COVID-19的例子,当前可用的疫苗都是根据装饰的表面的突起蛋白病毒。这是一个理想的抗原,抗体可以中和病毒进入细胞。仅关注飙升意味着疫苗开发人员能够快速创建一个高度有效的疫苗,可以推出全球在不到一年的时间。然而,重要的突变会使这些疫苗更弱的,甚至是无用的。

创建通用疫苗

解决方案是开发通用,不会过时的疫苗与更广泛的保护,这意味着它们可以保护不仅对现在存在的变异,而且那些可能会出现,以及病原体密切相关。

实现这一目标的主要瓶颈是识别的抗原捕获当前和新兴的病原体。这不是一个简单的任务,但新技术包括先进的基因组学、蛋白质组学和数据科学现在提供前所未有的见解如何设计通用抗原,不会过时的疫苗。

许多研究人员在学术界、初创企业和生物技术是解决这一问题,利用大数据和机器学习理解病原体进化和如何最好地表示疫苗抗原的多样性。

一种方法由理论生物学家贝蒂柯尔柏寻找关键变量地区不同的菌株或物种,使用这些信息来创建一个马赛克抗原蛋白。这是目前针对艾滋病毒测试,疫苗开发人员面临的最大挑战之一。其他想法依赖识别区域保存和共享在不同菌株甚至物种。

筛选所有这些生物数据的见解关于最合适的抗原是一个任务适合人工智能(AI)。人工智能算法可以分析大型多样的基因,进化,临床和流行病学数据集找到关键的蛋白质在病原体高度变量或高度保守的。

这些信息可以用来创建完全人工“选择和组合”抗原由一连串的抗原表位(抗体识别的单位内的蛋白质),为免疫系统提供所需要知道的一切做出有效的应对,现在和未来。AI-informed设计有潜力创造宇宙,面向未来的疫苗将是有效的在一个家庭密切相关的病原体。这个概念已经支撑的发展新型疫苗的基孔肯雅热蚊子传播的热带疾病和一个治疗性疫苗治疗人类乳头状瘤病毒(HPV)导致宫颈和其他癌症。这两种疫苗在临床试验中,和其他人类和动物疾病——包括COVID-19、疟疾和非洲猪瘟——也在发展。

我们可能永远锁在一个进化军备竞赛与传染性疾病,但我们有科学站在我们这一边。使用智能抗原设计开发通用的,面向未来的疫苗将使我们获得领先一步,帮助保护世界免受新兴威胁和减少再次发生如此规模的另一个流行的机会。