地球与环境 2022-01-19 17:24

SARS

劳伦斯利弗莫尔国家实验室将向人类疫苗项目联盟提供其在疫苗研究方面的专业知识(最近为COVID-19设计了新的抗体和抗病毒药物)和计算资源,以帮助开发一种通用的冠状病毒疫苗,并提高对免疫反应的理解。图中显示的是计算设计的抗体与SARS-CoV-2病毒刺突蛋白受体结合域相互作用的模拟。图片由Dan Faissol/LLNL提供。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)加入了国际人类疫苗项目(HVP),为该联盟带来实验室专业知识和计算资源,以帮助开发一种通用的冠状病毒疫苗,并提高对免疫反应的理解。

HVP是一个非营利性的公私合作伙伴关系,其使命是解码人类免疫系统,加速全球主要疾病的疫苗和免疫疗法的开发。该项目汇集了领先的学术研究中心、行业合作伙伴、非营利组织和政府,以回答关于人类免疫系统如何对抗疾病的核心问题,并开创人类健康的新时代。

根据与HVP签订的3年协议,LLNL将利用其在疫苗研究响应方面的广泛知识——最近是针对COVID-19设计新的抗体和抗病毒药物——其在人工智能(AI)、免疫反应和败血症的计算建模方面的新工作,以及它的计算基础设施和科学家,以帮助加快疫苗和其他医疗对策的开发,这些对策可以保护人们免受大流行威胁。一种通用的冠状病毒疫苗或治疗方法将对整个相关病毒家族有效,包括Delta病毒等令人担忧的变种,并可“现货”部署在高风险地区,以预防严重疾病和避免未来的大流行。

“虽然取得了令人印象深刻的进展的诊断和部署一个疫苗每年尽可能短,甚至在其成本是不可接受的,还有很多工作要做彻底加速这个过程,减轻损失和痛苦,“Shankar说《LLNL的生物工程中心主任。“先发制人和超快速是我们的目标,这需要先进的多学科技术能力,而今天不存在。虽然我们已经取得了惊人的进展,但我们必须与领域专家合作,实现必要的量子飞跃,真正做好准备,并及时采取比COVID-19疫情不那么严重的应对措施。”

通过HVP联盟,领先的生物信息学研究人员与顶尖疫苗科学家合作,设计、实施和分析该项目科学研究的成果。目前的学术合作伙伴包括哈佛大学陈曾生公共卫生学院、拉霍亚免疫学研究所、加州大学圣迭戈分校和Telethon儿童研究所,以及生物制药公司,包括葛兰素史克、阿斯利康、杨森、Moderna、辉瑞、诺瓦瓦克斯和Seqirus。

HVP总裁兼首席执行官Wayne Koff说:“我们很荣幸地欢迎劳伦斯利弗莫尔国家实验室加入人类疫苗项目网络,在那里我们专注于解码人类免疫系统,以推进下一代疫苗和治疗主要全球疾病的方法。”“LLNL在超级计算、机器学习和计算建模方面的广泛能力——最近被用于推进COVID-19抗体和疫苗设计——加上HVP的全面免疫监测和系统生物工具,为推进通用冠状病毒疫苗的开发以预防未来的大流行提供了真正的潜力。”


AI
LLNL的科学家们正在将人工智能应用于公司 免疫反应的控制 Nse通过使用临床数据来指导先天免疫反应的发展和校准 分析了无agent-based模型。然后,强化学习被用来为模拟病人产生人类可解释的治疗策略。图片由Dan Faissol/LLNL提供(在STRING上生成)。

通过使用人工智能驱动平台和高性能计算等工具,LLNL的科学家希望帮助更广泛的HVP联盟更有效地探索疫苗的设计空间,并帮助开发人类免疫系统模型,以更好地预测疫苗在不同人群中的安全性和有效性。

在COVID-19大流行期间,LLNL的研究人员使用实验室的超级计算机和机器学习平台对治疗药物设计进行预测建模,虚拟筛选可能的抗体和小分子,作为对抗SARS-CoV-2病毒的潜在药物候选。研究人员希望将他们在分子设计方面的成功延续到该联盟,进行虚拟试验和实验性合成COVID-19药物和候选抗体。LLNL的研究人员——在与佛蒙特大学的合作中——还展示了先进的人工智能技术在学习和预测人类先天免疫反应方面的效用,确定了更有效的败血症治疗策略。

LLNL负责计算的副主任吉姆•布莱斯(Jim Brase)表示:“通过新型冠状病毒感染症(COVID-19病毒)抗体设计工作,我们将高性能模拟与机器学习相结合,加快新抗体和疫苗的开发。”“与HVP合作,我们将能够扩大我们的努力,为未来的流行病准备这些新工具,并将它们应用于广泛的医疗需求。”

LLNL不仅股票类似的目标HVP的公共利益和影响通过先进的科学技术,但该财团的目标也结合实验室的一些重要任务的挑战,包括生物和减轻对健康安全的威胁,帕特说,科技LLNL的副主任。

法尔科内说:“我们有一套独特而强大的工具,我们开发并应用于我们自己的任务区的变革性影响,包括准备应对未来的挑战,其中可能包括流行病和其他生物威胁。”“有机会成为HVP等多元化社区的一员,使我们能够从该领域其他关键领域的专家那里学到更多东西,有助于理解免疫学和疫苗设计,并在总体上提高我们在重要科学领域的工具和理解。”

LLNL目前正在探索一种以对人类免疫反应的预测性理解为基础的通用冠状病毒疫苗的概念。它打算在未来几年与HVP进行专家和想法的交流。在该联盟的主持下,该实验室将与HVP成员以及疫苗和免疫小组合作,制定外部资助的提案。

更多信息,请访问https://www.humanvaccinesproject.org/