全球至今已有超过4000万人感染人类免疫缺陷病毒(HIV)。尽管该病毒已被发现数十年,它仍是一种慢性且致命的感染,持续威胁全球公共卫生体系。科学家面临的一大挑战是海量实验数据难以快速分析,导致无法及时判断哪些疫苗研发路径更为有效。近期,斯克里普斯研究所的科学家从“斯克里普斯艾滋病疫苗开发联盟(CHAVD)”获得了110万美元资助,用于购置高性能计算设备,以应对这一全球健康挑战。这笔资金将用于提升计算能力、减少数据处理瓶颈,并借助先进人工智能(AI)技术,加速筛选出有效的艾滋病疫苗候选方案。该资助由美国国立卫生研究院提供支持。
一、HIV疫苗为何如此难研发
艾滋病疫苗的研发一直面临极高科学门槛。有效的疫苗必须能引导免疫系统产生广谱中和抗体——这种抗体需要能够中和超过90%的HIV毒株,而目前尚无任何疫苗能达到这一标准。
主要困难在于HIV病毒具有极强的变异能力,可不断改变自身形态,使免疫系统难以识别和清除。因此,科研团队的目标不仅是制造疫苗,更是开发能适应病毒变异、甚至只需单次注射的持久性疫苗。
二、AI如何改变疫苗研发模式
斯克里普斯研究所的团队正推动从“试错法”向“智能预测”转变。该项目的联合负责人安德鲁·沃德教授表示:“我们不再需要花费数月时间在实验室中逐一测试设计思路,而是可以通过计算筛选数十万种可能性,快速锁定最佳候选方案,从而集中精力开展关键实验。”
新投入的高性能计算设备将使研究所的计算能力提升一倍,运行速度比现有系统快四到五倍。这将大幅加速对临床试验中抗体的分析进程,帮助研究者在分子层面实时评估疫苗效果。
三、逐步设计方法与重要发现
团队采用名为 StepwiseDesign 的计算方法,模拟免疫系统通过多次小步迭代逐步优化抗体的过程。该方法已取得突破:
研究人员利用AI系统分析了约2000名未感染HIV者的抗体数据,从中发现了一种能够中和HIV的抗体。这是科学界首次在未感染人群中发现此类抗体,表明有些人天生具备产生广谱抗病毒的潜在遗传基础。
这一发现证明,AI方法能够从海量生物数据中识别出“极其罕见的有望抗体”,为疫苗设计提供了新的起点。
四、AI与疫苗研发的广泛前景
目前,多款艾滋病疫苗候选方案正处于人体试验阶段,不断产生新数据。借助AI快速分析并优化后续疫苗设计,研究人员有望显著缩短疫苗开发周期。
这项研究的价值不仅限于艾滋病防治。团队希望此类计算方法能推广到其他难治传染病的疫苗研发中,例如流感和疟疾,从而在全球范围内推动疫苗科学的整体进展。该项目也体现了跨机构合作的力量,未来有望成为全球艾滋病研究人员共享的重要资源,最终为感染者及高风险人群带来更有效的健康防护。



当人工智能遇上病毒:AI技术助力加速搜索HIV疫苗
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