Ka\u017cdego roku urz\u0119dnicy s\u0142u\u017cby zdrowia na ca\u0142ym \u015bwiecie podejmuj\u0105 si\u0119 trudnego zadania wyboru odpowiednich szczep\u00f3w grypy do szczepionki na kolejny sezon. Ta decyzja o wysokiej stawce jest podejmowana z wielomiesi\u0119cznym wyprzedzeniem, cz\u0119sto wi\u0105\u017c\u0105c si\u0119 z domys\u0142ami na temat dominacji niekt\u00f3rych szczep\u00f3w. Konsekwencje niedok\u0142adnych prognoz s\u0105 znacz\u0105ce, nie tylko prowadz\u0105c do wzrostu zachorowa\u0144, ale tak\u017ce obci\u0105\u017caj\u0105c systemy opieki zdrowotnej.<\/p>\n
Nieprzewidywalno\u015b\u0107 grypy nie jest niczym nowym, ale pandemia COVID-19 naprawd\u0119 zwi\u0119kszy\u0142a wyzwania zwi\u0105zane z szybk\u0105 ewolucj\u0105 wirusa. Podobnie jak warianty SARS-CoV-2, kt\u00f3re pojawi\u0142y si\u0119 na ca\u0142ym \u015bwiecie, wirus grypy nieustannie mutuje, przez co trudno go powstrzyma\u0107. Na szcz\u0119\u015bcie post\u0119p naukowy czyni post\u0119py w tym wy\u015bcigu pod g\u00f3r\u0119 z mutuj\u0105cymi patogenami. Naukowcy z MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) i MIT Abdul Latif Jameel Clinic for Machine Learning in Health zaprojektowali narz\u0119dzie AI o nazwie VaxSeer<\/strong> aby przechytrzy\u0107 nieub\u0142agan\u0105 ewolucj\u0119 grypy.<\/p>\n VaxSeer<\/strong> jest jak wyrafinowana kryszta\u0142owa kula prognozuj\u0105ca zar\u00f3wno dominuj\u0105ce szczepy grypy, jak i skuteczne preparaty szczepionkowe przed rozpocz\u0119ciem sezonu grypowego. Jego tajn\u0105 broni\u0105 s\u0105 modele g\u0142\u0119bokiego uczenia si\u0119 szkolone przez dziesi\u0119ciolecia na sekwencjach genetycznych wirusa i danych z test\u00f3w laboratoryjnych. Modele te przewiduj\u0105 ewolucj\u0119 wirusa i oceniaj\u0105 potencjaln\u0105 skuteczno\u015b\u0107 szczepionki przeciwko przysz\u0142ym szczepom.<\/p>\n W przeciwie\u0144stwie do tradycyjnych modeli uwzgl\u0119dniaj\u0105cych pojedyncze mutacje aminokwasowe, VaxSeer wykorzystuje du\u017cy model j\u0119zyka bia\u0142kowego, aby zrozumie\u0107 z\u0142o\u017cone interakcje mi\u0119dzy wieloma mutacjami. Takie podej\u015bcie zapewnia dok\u0142adniejszy obraz zmian dominacji wirus\u00f3w, dzi\u0119ki czemu doskonale nadaje si\u0119 do radzenia sobie z szybko ewoluuj\u0105cymi wirusami, takimi jak grypa.<\/p>\n Moc prognostyczna VaxSeer opiera si\u0119 na dw\u00f3ch g\u0142\u00f3wnych elementach. Jeden z nich przewiduje prawdopodobie\u0144stwo, \u017ce szczep grypy stanie si\u0119 dominuj\u0105cy, a drugi ocenia, jak dobrze szczepionka mo\u017ce zneutralizowa\u0107 ten szczep - koncepcja znana jako antygenowo\u015b\u0107. Przewidywania te s\u0105 wplecione w \"przewidywany wynik pokrycia\", kt\u00f3ry ilustruje, jak dobrze szczepionka pasuje do kr\u0105\u017c\u0105cych szczep\u00f3w. Im wynik jest bli\u017cszy zeru, tym szczepionka jest bardziej kompatybilna.<\/p>\n Ale czy VaxSeer naprawd\u0119 dzia\u0142a? 10-letnie badanie retrospektywne por\u00f3wnuj\u0105ce prognozy VaxSeer z prognozami \u015awiatowej Organizacji Zdrowia (WHO) wskazuje na obiecuj\u0105ce perspektywy. W przypadku dw\u00f3ch g\u0142\u00f3wnych podtyp\u00f3w grypy, A\/H3N2 i A\/H1N1, VaxSeer w wi\u0119kszo\u015bci sezon\u00f3w przewy\u017csza\u0142 lub dor\u00f3wnywa\u0142 zaleceniom WHO. Co wi\u0119cej, prognozy VaxSeer by\u0142y \u015bci\u015ble zgodne z rzeczywistymi danymi dotycz\u0105cymi skuteczno\u015bci szczepionek z r\u00f3\u017cnych departament\u00f3w zdrowia.<\/p>\n Tworz\u0105c swoje prognozy, VaxSeer dzia\u0142a w unikalny spos\u00f3b. Najpierw szacuje, jak szybko rozprzestrzeni si\u0119 szczep wirusa, a nast\u0119pnie symuluje konkurencj\u0119 wirusow\u0105 po obliczeniu dominacji. Po przej\u015bciu przez ten proces matematyczny model szacuje skuteczno\u015b\u0107 szczepu szczepionki przy u\u017cyciu standardowego testu laboratoryjnego znanego jako test hamowania hemaglutynacji (HI), s\u0142u\u017c\u0105cego jako powszechnie akceptowany stand-in do pomiaru skuteczno\u015bci szczepionki.<\/p>\n Plany na przysz\u0142o\u015b\u0107 dla VaxSeer obejmuj\u0105 rozszerzenie jego zainteresowania poza g\u0142\u00f3wne bia\u0142ko docelowe wirusa grypy (lub hemaglutynin\u0119 - HA). Naukowcy maj\u0105 nadziej\u0119 uwzgl\u0119dni\u0107 dodatkowe bia\u0142ka wirusowe, histori\u0119 immunologiczn\u0105, ograniczenia w produkcji szczepionek i strategie dawkowania. Ca\u0142a ta ekspansja wymaga\u0142aby jednak obszernych zbior\u00f3w danych, kt\u00f3re nie zawsze s\u0105 \u0142atwe do zdobycia. Niemniej jednak zesp\u00f3\u0142 ma nadziej\u0119 na znalezienie sposob\u00f3w przewidywania ewolucji wirus\u00f3w nawet w \u015brodowiskach o ograniczonej ilo\u015bci danych.<\/p>\n VaxSeer mo\u017ce mie\u0107 r\u00f3wnie\u017c szersze implikacje poza gryp\u0105. Czo\u0142owi badacze przewiduj\u0105, \u017ce mo\u017ce on zmieni\u0107 zasady gry w przewidywaniu ewolucji bakterii odpornych na antybiotyki lub nowotwor\u00f3w odpornych na leki. Pomys\u0142 prognozowania post\u0119pu choroby mo\u017ce znacz\u0105co zmieni\u0107 nasze podej\u015bcie do leczenia chor\u00f3b. Chocia\u017c technologia ta jest na wczesnym etapie rozwoju, jej przysz\u0142e zastosowania mog\u0105 poszerzy\u0107 nasz\u0105 wiedz\u0119 na temat zarz\u0105dzania chorobami i zapobiegania im.<\/p>\n To prze\u0142omowe badanie zosta\u0142o opublikowane w Medycyna naturalna<\/em> i osi\u0105gn\u0119\u0142a sw\u00f3j rozmach dzi\u0119ki wsparciu ameryka\u0144skiej Agencji Redukcji Zagro\u017ce\u0144 Obronnych i MIT Jameel Clinic. Teraz tylko czas poka\u017ce, jak ta innowacja wp\u0142ynie na nasz\u0105 walk\u0119 z szybko ewoluuj\u0105cymi wirusami.<\/p>\n