中山大學(xué)用智能技術(shù)研究病毒獲突破

　　本報(bào)訊（通訊員 張梓欣 記者 劉盾）“通過(guò)智能技術(shù)，我們發(fā)現(xiàn)了許多未研究過(guò)的病毒群體，以及具有特殊長(zhǎng)度、復(fù)雜基因組結(jié)構(gòu)的RNA（核糖核酸）病毒類(lèi)型。”日前，中山大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授施莽團(tuán)隊(duì)在將人工智能技術(shù)應(yīng)用于病毒鑒定方面實(shí)現(xiàn)突破。他們跨越重重技術(shù)難關(guān)，發(fā)現(xiàn)了大量全新RNA病毒。

　　過(guò)去，人們通過(guò)分離培養(yǎng)病毒，在顯微鏡下觀察確認(rèn)病毒的存在。隨著技術(shù)發(fā)展，科學(xué)家們利用測(cè)序技術(shù)，通過(guò)比較未知病毒和已知病毒核酸序列的相似性，來(lái)識(shí)別和鑒定新病毒。然而，這些傳統(tǒng)的病毒發(fā)現(xiàn)方法比較依賴(lài)既有知識(shí)，還有很多病毒缺乏同源性或同源性低，用傳統(tǒng)方法很難識(shí)別，這類(lèi)病毒被稱(chēng)為“暗物質(zhì)病毒”。

　　如何突破傳統(tǒng)病毒發(fā)現(xiàn)方法的瓶頸，用更高效、更精準(zhǔn)的方法去發(fā)現(xiàn)和鑒定新病毒，并進(jìn)行下游的驗(yàn)證工作？

　　2020年起，中山大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種基于同源性的生物信息學(xué)算法，它能夠幫助科研人員發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)緣的病毒，但仍面臨著操作煩瑣，以及難以深入探測(cè)“暗物質(zhì)病毒”的技術(shù)難關(guān)。2022年，中山大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與阿里云李兆融團(tuán)隊(duì)的一次偶然交流，為發(fā)現(xiàn)“暗物質(zhì)病毒”帶來(lái)了契機(jī)。此后，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)展開(kāi)緊密合作，聯(lián)合開(kāi)發(fā)用于病毒發(fā)現(xiàn)的人工智能模型。

　　反復(fù)優(yōu)化模型后，LucaProt人工智能算法能夠?qū)Σ《竞头遣《净蚪M序列深度學(xué)習(xí)，且能在數(shù)據(jù)集中后，自主判斷病毒序列?！芭c傳統(tǒng)方法相比，LucaProt結(jié)合了序列和預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)信息，在準(zhǔn)確性、效率以及檢測(cè)病毒多樣性方面展現(xiàn)出很大優(yōu)勢(shì)。”項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，LucaProt人工智能算法專(zhuān)為RNA病毒發(fā)現(xiàn)而設(shè)計(jì)，其框架融合了蛋白質(zhì)序列與隱含的結(jié)構(gòu)信息?？蒲腥藛T輸入蛋白質(zhì)序列，就可以對(duì)該序列進(jìn)行判別。

　　在來(lái)自全球生物環(huán)境樣本的10487份RNA測(cè)序數(shù)據(jù)中，研究團(tuán)隊(duì)利用這套算法，發(fā)現(xiàn)了超過(guò)51萬(wàn)條病毒基因組，代表超過(guò)16萬(wàn)個(gè)潛在病毒種及180個(gè)RNA病毒超群，使RNA病毒超群數(shù)量擴(kuò)容約9倍。其中23個(gè)超群無(wú)法通過(guò)序列同源方法識(shí)別，被稱(chēng)為病毒圈的“暗物質(zhì)”。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年10月21日 第01版