BioNTech та InstaDeep розробили систему виявлення потенційних варіантів SARS-CoV-2 з високим ризиком
BioNTech та InstaDeep оголосили про розробку нового обчислювального методу, який аналізує доступні в усьому світі дані секвенування та прогнозує варіанти SARS-CoV-2 з високим ризиком.
Система раннього попередження (EWS), розроблена у співпраці з BioNTech та InstaDeep, базується на розрахованих штучним інтелектом показниках імунного втечі та придатності.
Новий метод поєднує структурне моделювання вірусного шипоподібного білка та алгоритми штучного інтелекту, щоб швидко позначати потенційні варіанти високого ризику, внесені до репозиторіїв даних про послідовності SARS-CoV-2 менш ніж за добу, на основі показників, що оцінюють їхню придатність, а також властивості ухилятися від імунної відповіді.
Компанії підтвердили ці прогнози, використовуючи власні експериментальні дані та загальнодоступні дані.
Протягом пробного періоду система ідентифікувала понад 90% варіантів, визначених Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ) в середньому за два місяці:
- варіанти, що викликають занепокоєння (VOC)
- варіанти, що становлять інтерес (VOI)
- варіанти під наглядом (VUM)
Позначені ВООЗ варіанти Alpha, Beta, Gamma, Theta, Eta та Omicron були виявлені EWS того ж тижня, коли їхню послідовність вперше завантажили.
Варіант Omicron був визнаний варіантом з високим ризиком того самого дня, коли його послідовність стала доступною. Варіант IHU, що спостерігався у Франції, також був оцінений EWS — він виявив властивості ухилення від імунітету, які відносно подібні до Omicron, але зі значно нижчою придатністю, що робить його менш небезпечним з огляду на поточні дані.
Результати дослідження підкреслюють, що EWS здатна оцінювати нові варіанти за лічені хвилини та відстежувати родоводи варіантів майже в режимі реального часу. Вона також повністю масштабується в міру появи нових даних про варіанти.
«Завдяки передовим обчислювальним методам, які ми розробляли протягом останніх місяців, ми можемо аналізувати інформацію про послідовність білка Spike і ранжувати нові варіанти відповідно до їхнього прогнозованого ухилення від імунної відповіді та показника зв'язування ACE2. Раннє виявлення потенційних варіантів високого ризику може стати ефективним інструментом для попередження дослідників, розробників вакцин, органів охорони здоров'я та політиків, тим самим надаючи більше часу для реагування на нові варіанти, що викликають занепокоєння»
Система раннього попередження базується на двох підходах: структурному моделюванні взаємодії домену, що зв'язує рецептор шипоподібного білка вірусу (RBD), з рецептором клітини-господаря, та оцінці впливу варіанта вірусу на уникнення імунної відповіді, а також прогнозному моделюванні на основі ШІ для вилучення інформації із сотень тисяч зареєстрованих варіантів вірусів з глобальних репозиторіїв послідовностей.
EWS обчислює оцінку імунного ухилення та попередню оцінку придатності (потенціалу передачі). Тоді як показник ухилення від імунітету сам по собі вже був значною мірою прогностичним фактором ризику, поєднання цих двох показників у показник Парето забезпечило найкращу оцінку ризику, пов'язаного з даним варіантом вірусу.
Чим вища оцінка, тим вищий ризик того, що штам вплине на глобальне здоров'я. Підхід EWS ранжує варіанти SARS-CoV-2 за здатністю ухилятися від імунної відповіді та потенціалом придатності виключно на основі наявних даних і, отже, не залежить від підходу «чекати й спостерігати».
«Щотижня наразі виявляється понад 10 000 нових послідовностей варіантів, і експерти-люди просто не можуть впоратися зі складними даними в такому масштабі. Ми вирішили цю проблему, розгорнувши потужні можливості штучного інтелекту платформи InstaDeep DeepChain у поєднанні з технологіями BioNTech щодо SARS-CoV-2. Вперше варіанти високого ризику можна було виявити на місці, що потенційно може заощадити місяці дорогоцінного часу. Ми раді зробити нашу дослідницьку роботу загальнодоступною і, що найважливіше, сподіваємося на її подальший вплив на реальний світ»
EWS зміг відрізнити варіанти, визначені ВООЗ, від тих, що не мали позначення протягом 11-місячного періоду, що підкреслює життєздатність обчислювальної моделі для визначення походження варіантів.
Аналіз, що проводився щотижня у період із 16 вересня 2020 року по 23 листопада 2021 року, виявив 12 із 13 варіантів, визначених ВООЗ, із середнім часовим випередженням 58 днів до того, як варіанти отримали своє позначення.
Для варіантів від Alpha до Mu в середньому було зареєстровано лише близько 25 випадків на момент їх позначення EWS. Це контрастує з оголошеннями ВООЗ, які відбувалися, коли було зареєстровано понад 1500 випадків захворювання. EWS визначив Omicron у день, коли його послідовність була вперше завантажена, як варіант з найвищим рівнем ухилення від імунітету серед понад 70 000 варіантів, виявлених у період з початку жовтня 2021 року до кінця листопада 2021 року, а також присвоївши йому високий бал придатності.
Biopharmaceutical New Technologies — це компанія імунотерапії нового покоління, що розробляє нові методи лікування раку та інших серйозних захворювань. Компанія використовує широкий спектр комп'ютерних відкриттів і терапевтичних платформ для швидкої розробки нових біофармацевтичних препаратів.
Її широкий портфель препаратів-кандидатів для онкологічних захворювань включає індивідуальні та готові методи лікування на основі мРНК, інноваційні Т-клітини з химерними антигенними рецепторами, біспецифічні імуномодулятори контрольних точок, таргетні протиракові антитіла та малі молекули.
Спираючись на свій глибокий досвід у розробці мРНК-вакцин і власні виробничі потужності, BioNTech та її співробітники розробляють кілька мРНК-вакцин-кандидатів для низки інфекційних захворювань поряд з різноманітним асортиментом онкологічних препаратів.
Заснована у 2014 році компанія InstaDeep на сьогодні є лідером у регіоні EMEA з виробництва продуктів штучного інтелекту для ухвалення рішень для підприємств, зі штаб-квартирою в Лондоні та офісами в Парижі, Тунісі, Лагосі, Дубаї і Кейптауні.
Використовуючи свої великі ноу-хау в галузі обчислень із прискоренням на графічному процесорі, глибокого навчання та навчання з підкріпленням, InstaDeep створила продукти, такі як нова платформа для проєктування білків DeepChainTM, які вирішують найскладніші завдання в різних галузях.
InstaDeep також налагодила співпрацю зі світовими лідерами в екосистемі штучного інтелекту, такими як Google DeepMind, Nvidia та Intel. Компанія є частиною програми Intel AI Builders та отримала статус елітного партнера від Nvidia. InstaDeep нещодавно була обрана CB Insights одним із 100 найперспективніших стартапів у сфері штучного інтелекту у світі вдруге поспіль.
