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微软投资生物技术解码新冠人体免疫反应 IBM超算推动新药研发

第一财经 2020-03-22 16:52:53

作者:钱童心    责编:宁佳彦

在新冠肺炎疫情全球暴发的背景下,科技巨头正在利用大数据分析能力,帮助研究人们更好地了解疾病的致病机制,促进新药研发。

在新冠肺炎疫情全球暴发的背景下,科技巨头正在利用大数据分析能力,帮助研究人们更好地了解疾病的致病机制,促进新药研发。

免疫反应提供病毒研究新维度

微软日前宣布与合作伙伴自适应生物技术公司(Adaptive Biotechnologies)研究人类免疫系统是如何对新型冠状病毒做出反应的。他们希望对一些不合常理的现象做出解释,比如为什么有些人的病情会如此严重,而有些人却没有症状。

Adaptive表示,从下个月起,它将通过收集已被确诊或已康复的新冠患者的血液样本,启动一项实质的临床研究。公司将使用基因检测巨头因美纳(Illumina)提供的DNA测序仪,对人体免疫细胞受体进行基因测序。所有收集到的关于免疫应答信号的数据将被上传到一个开放的数据访问门户供研究人员使用。

“到目前为止,我们看到大多数的研究都集中在病毒的生物学特性上。”Adaptive首席执行官查德·罗宾斯(Chad Robins)表示,“现在我们增加了一个新的维度,那就是免疫反应。”

免疫学使用的基因测序和分子测序有很大不同,目前针对新冠病毒的核酸检测(PCR)属于分子测序的方法。“二代基因测序很强的一个能力就是它能够发现未知的病毒,这是跟现在的PCR的方法最大的不同。”因美纳大中华区总经理李庆对第一财经记者表示,“分子测序只能去检测已知的病毒,但是基因测序可以发现很多未知的病毒和未知的一些病原体,并且现在的检测效率大幅提升了。”

Adaptive是一家利用免疫系统遗传学的方法为生命科学研究和药物开发寻求解决方案的生物科技公司,总部位于西雅图。Adaptive通过解码个体患者的免疫系统遗传密码,帮助开发个性化的诊断和治疗方法。在刚刚过去的全球股市遭遇的最惨淡的一周里, Adaptive股价逆势大涨超过16%。

微软与Adaptive两家公司首次合作是在2017年,微软向这家生物技术初创公司投资了4500万美元。以Adaptive目前每股30美元的价格,微软当年的投资已经翻了三倍,现在价值约1.35亿美元。

通过创建通用血液检测,医生能够读取人体的免疫系统正在抵抗哪些疾病。Adaptive更长期的目标是建立一个人类免疫系统对疾病反应的数据库,并最终开发出一种“免疫检查”,让患者每年检查一到两次传染性疾病、癌症和自身免疫问题的检查。但这项研究可能需要长达十年的时间。

科技巨头押注生物领域

近年来微软大力推动人工智能在生物科技领域的应用。去年微软宣布利用人工智能和机器学习技术来解码人体免疫系统。微软还扩张了抗原地图项目(Antigen Map Project)的全球合作伙伴关系,邀请世界各地的研究人员、生物银行和患者团体加入到该项目中来。

在与Adaptive的最新针对新冠人体免疫反应研究的合作中,微软将提供云计算和机器学习技术。微软研究主管彼得·李(Peter Lee)说,这两家公司几年来一直在合作,利用血液检测技术能把所有的T细胞受体和它们要攻击的抗原连接起来,以便更好地了解人类免疫系统。

目前,拥有50多家医院的卫生系统普罗维登斯(Providence)也参与了该项目。它已经在西雅图地区治疗了这种疾病的患者,并同意成为临床试验的合作者。另一家合作伙伴实验室巨头Labcorp也提供了其移动静脉切开术服务,以帮助更容易地收集血液样本。

科学家们如此关注新冠免疫反应的一个重要原因是,人类还没有对它产生任何自然免疫力。科学家也不明白为什么有些人会出现轻微的感冒症状,而另一些人会出现严重的免疫系统反应,这种反应比病毒本身造成的伤害更大,并需要进行重症监护治疗。

目前仍然没有针对新冠肺炎有特异性效果的药物,另一些科研团队正在积极寻求药物的开发。IBM的超级计算机“顶点”(Summit)已经在几天内为研究人员模拟了8000多种药物的化合物,如果使用传统计算机可能要耗费数月时间。通过将这些化合物与病毒刺突结合、对可能影响感染过程的因素进行建模,“顶点”已经识别出77种小分子化合物,其中一些具有削弱病毒蛋白宿主细胞结合的潜力。

田纳西大学/美国橡树岭国家实验室分子生物物理学中心主任、新冠研究项目的负责人杰瑞米·史密斯(Jeremy Smith)表示:“得出模拟结果并不意味着我们已经找到治疗新冠肺炎的方法。但是我们希望计算结果能够为将来的研究提供参考,并为实验人员提供一个框架,用于进一步研究该等化合物。”

“顶点”计算机配置了英伟达的GPU Tensorcore V100,这使得该计算机的峰值性能达到每秒20万兆次浮点运算,在功能上比一百万台高端笔记本电脑还要强大。

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