Omicron变体强调需要更智能、面向未来的疫苗设计

在世界许多地区迅速推广COVID-19疫苗是此次大流行的最大成功案例，防止了病毒引起的严重疾病、死亡和长期副作用，并为经济复苏奠定了基础。但是新的高度突变的Omicron变种的出现引起了人们的担忧，即目前的疫苗可能不再足够有效。

COVID-19背后的病毒SARS-CoV-2与其他更致命的冠状病毒密切相关，如SARS-CoV-1和中东呼吸综合征(MERS)。我们相对幸运的是，是这个家族中危险性较低(尽管传染性更强)的成员引起了大流行。使这些病毒开始感染并在人类中传播的事件一直在发生，再次发生只是时间问题。

尽管控制COVID-19大流行还有很长的路要走，全世界都在焦急地等待关于Omicron潜在影响的答案，但有一件事是肯定的:我们需要采取更多行动，保持在传染病面前的领先地位;无论是我们现在看到的病原体的变异形式，还是下一次大流行。

抗原设计是研制更有效疫苗的关键

对疫苗科学和技术开发的投资可以为我们提供应对有大流行潜力的病原体的工具。

近年来，疫苗研究主要集中在开发更好、更安全的传递系统，如病毒载体、DNA和mrna疫苗，以及更有效的免疫刺激佐剂。然而，很少有人关注每一种疫苗的核心成分:抗原。一种有效的疫苗依赖于有效地向免疫系统提供病原体的信息，训练它在我们遇到真正的病原体时做出反应。即使疫苗具有高效的输送系统和佐剂，如果人体的免疫细胞和抗体不能识别循环并引起疾病的病原体，它也毫无价值。

此外，如果病原体进化，被选为疫苗抗原的蛋白质发生了变化，那么它可能能够逃避疫苗介导的保护。我们在流感的例子中看到了这一点，流感变异迅速，每年都需要设计新的疫苗。还有许多其他病原体，我们根本没有找到合适的抗原，因此没有疫苗。

再次以COVID-19为例，目前可用的疫苗都是基于装饰病毒表面的Spike蛋白。这是一种理想的抗原，因为抗体可以在病毒进入细胞之前将其中和。仅关注Spike就意味着疫苗开发人员能够迅速制造出一种高效疫苗，并在不到一年的时间内在全球推广。然而，Spike的显著突变可能会降低这些疫苗的效力，甚至是无用的。

研制通用疫苗

解决办法是开发通用的、面向未来的疫苗，具有更广泛的保护作用，这意味着它们不仅可以防止现在存在的变异，还可以防止可能出现的变异，以及密切相关的病原体。

实现这一目标的主要瓶颈是识别一种可以捕获当前和新出现的病原体的抗原。这不是一项简单的任务，但包括基因组学、蛋白质组学和数据科学进步在内的新技术，现在为如何为通用的、面向未来的疫苗设计抗原提供了前所未有的见解。

学术界、初创企业和生物技术领域的许多研究人员正在解决这个问题，利用大数据和机器学习来了解病原体的进化，以及如何最好地代表疫苗抗原的多样性。

理论生物学家Bette Korber开发的一种方法是寻找不同菌株或物种的关键可变区域，利用这些信息来创建马赛克抗原蛋白。这是目前正在进行艾滋病毒检测这是疫苗研发人员面临的最大挑战之一。其他想法依赖于识别不同菌株甚至物种之间的保守和共享区域。

通过筛选所有这些生物数据来寻找最合适的抗原，是一项非常适合人工智能(AI)的任务。人工智能算法可以分析大量不同的基因组、进化、临床和流行病学数据集，以找到病原体中高度可变或高度保守的关键蛋白质片段。

然后，这些信息可以用来制造完全由一串表位(抗体识别的蛋白质单位)形成的人工“挑选和混合”抗原，为免疫系统提供现在和将来进行有效反应所需的一切信息。基于人工智能的设计有可能创造出通用的、经得起未来考验的疫苗，这些疫苗将对一系列密切相关的病原体有效。这一概念已经为a的发展奠定了基础蚊子传播的热带病基孔肯雅热的新疫苗，以及治疗人类乳头瘤病毒的治疗性疫苗这会导致宫颈癌和其他癌症。这两种疫苗都处于临床试验阶段，针对人类和动物疾病(包括COVID-19、疟疾和非洲猪瘟)的其他疫苗也在研发中。

我们可能总是被困在传染病的进化军备竞赛中，但科学站在我们这一边。使用更智能的抗原设计来开发通用的、面向未来的疫苗将使我们领先一步，帮助保护世界免受新出现的威胁，并减少再次发生另一场如此大规模的大流行的可能性。