研究人员利用人工智能研究致命的出血热病毒

研究人员的项目以裂谷热病毒(RVFV)为研究对象，这是一种出血热病毒，目前尚无FDA批准的治疗方法或疫苗。

RVFV通过蚊子传播，主要分布在撒哈拉以南非洲地区。RVFV最常感染家养反刍动物，如绵羊、山羊和牛，但也可感染人类。

“这是一种非常重要的病毒：它不仅能给人类带来严重疾病，还能给牲畜带来严重疾病，对经济和公共卫生都有巨大影响。对于人类来说，这种疾病的症状较轻，但它也会导致严重的肝病、眼部问题和脑炎，”病毒学教授、该项目首席研究员凯琳·肯霍尔(KyleneKehn-Hall)表示。

Kehn-Hall正在与蒙特利尔大学教授JamesOmichinski、生物复杂性科学项目主任PaulO'Maille以及独立非营利研究和开发机构SRIInternational的高级计算机科学家AndrewSilberfarb合作。此外，博士生也在参与该项目——Kehn-Hall实验室的博士生KayleePetraccione是一篇论文的合著者，该论文于3月发表在PLoSPathogens上。

大多数感染RVFV的人都会出现轻微的流感样症状，但约10%的感染者会出现极端症状，包括出血热。

感染裂谷热病毒的成年反刍动物约有30%会死亡，而幼年反刍动物的死亡率则接近100%。裂谷热疫情爆发的一个主要迹象是反刍动物大量流产：几乎100%的受感染怀孕反刍动物都会自然流产。这种病毒不仅对反刍动物种群造成毁灭性打击，而且对依靠它们获取食物和生计的人们也造成毁灭性打击。

国防部投资出血热病毒研究有几个原因。

“我们正在研究的病毒被视为生物防御病原体——它们可能被用于邪恶目的。它们对进入不同环境并可能接触这些病原体的军事人员也构成威胁，”Kehn-Hall解释道。

对于这个项目，研究人员正在研究短线性基序(SLiM)，即促进蛋白质之间相互作用的蛋白质序列。

“我们正在寻找病毒蛋白质内的‘条形码’——我们希望识别该序列，并使用人工智能预测它是否会与我们体内的另一种关键蛋白质相互作用。我们想知道病毒蛋白质是否会与特定的宿主蛋白质相互作用，以及这种相互作用是否对病毒复制很重要，”Kehn-Hall说。

通过研究SLiM，研究人员可以确定宿主细胞蛋白和病毒蛋白之间的特定相互作用，这些相互作用可作为未来治疗的靶点。研究人员可以开发药物来阻断导致病毒传播的病毒蛋白-宿主蛋白相互作用。

研究人员正在使用计算程序来模拟蛋白质如何形成3D结构。人工智能利用这些信息来预测蛋白质相互结合的可能性，从而识别潜在的相互作用。

“任何一种相互作用都可能需要一年到几年的时间来研究，但有了人工智能，我们可以在短短几个月内预测数百种相互作用，”Kehn-Hall说。人工智能的预测并非全部正确，但一旦这些相互作用被人工智能标记出来，研究人员就可以通过经典的分子生物学和病毒学实验来测试这些预测。

研究人员与人工智能合作得越多，通过湿实验室工作为其提供更多信息，它的预测就会越准确。

Petraccione及其同事在最近发表于PLoSPathogens的论文中重点研究了与自噬相关的SLiM。感染RVFV等病毒会触发自噬，这是一个细胞物质被分解和再利用的过程。通过自噬，人体细胞可以分解病毒成分作为防御机制——然而，病毒已经发展出自己的方法来逃避这种抗病毒免疫反应。本文揭示了RVFV用于抑制自噬并在细胞内扩散的机制。

未来几年，研究人员将把注意力转向其他出血热病毒。到这一过程结束时，他们将积累大量有关这些病毒的信息库，并训练人工智能来预测蛋白质相互作用——因此，当下一种出血热病毒出现时，我们将更好地应对这一威胁。