中山大学团队借助人工智能技术发现大量全新RNA病毒

政务 2024-10-10 19:24 广东

10月9日，中山大学医学院施莽教授团队与阿里云李兆融团队在《细胞》杂志（Cell）发表论文，报告了全球范围的180个超群、16万余种的RNA病毒发现，大幅扩展全球RNA病毒的多样性。该研究将人工智能技术应用于病毒鉴定，发现了传统研究方法未能发现的病毒“暗物质”，探索了病毒学研究的新路径。

使用人工智能对全球病毒圈深度挖掘并分类

RNA病毒是一大类以核糖核酸为遗传物质的病毒，临床上常见的RNA病毒有艾滋病病毒、丙型肝炎病毒、乙型脑炎病毒以及全部流感病毒、鼻病毒、登革病毒、新型冠状病毒（COVID-19）等。

以往，传统的病毒发现方法包括病毒分离和生命组学的生物信息学分析，高度依赖既有知识，面对RNA病毒这种高度分化、种类繁多且容易变异的病毒识别效率低。但在该研究中，团队开发的LucaProt人工智能算法能够对病毒和非病毒基因组序列深度学习，并在数据集中自主判断病毒序列。

利用这套算法，研究团队在来自全球生物环境样本的10487份RNA测序数据中发现了超过51万条病毒基因组，代表超过16万个潜在病毒种及180个RNA病毒超群。其中23个超群无法通过序列同源方法识别，被称为病毒圈的“暗物质”。

“人工智能的算法模型能够挖掘出我们之前忽略或根本不知道的病毒，这种能力在疾病防控和新病原的快速识别中尤为重要。特别是在疫情暴发时，人工智能的速度和精度可以帮助科学家更快地锁定潜在病原体。”施莽说。

新发现病毒的遗传多样性（黄色部分）

通过进一步分析，团队报告了迄今最长的RNA病毒基因组，长度达到47250个核苷酸；发现了超出以往认知的基因组结构，展现出RNA病毒基因组进化的灵活性；识别到多种病毒功能蛋白，特别是与细菌相关的功能蛋白，进一步表明还有更多类型的RNA噬菌体亟待探索；发现在南极底泥、深海热泉、活性污泥和盐碱滩等极端环境中，RNA病毒的数量和多样性仍然较高。新病毒的发现，刷新着科学家对病毒圈的认识。

“面对远源的新病毒，现有的病毒分类体系已经显得力不从心。未来，这一体系在门、纲等更深层次的分类上，可能会有大规模的调整。”施莽说，团队的研究展示了病毒多样性的深度，但广度仍有待更多样本的补充，“病毒的多样性远超人类想象，我们目前所看到的仍是冰山一角”。

施莽表示，这项研究与阿里云飞天实验室的AI4S-生物计算团队合作开展，希望未来继续通过跨领域科研合作，充分利用云计算和人工智能的优势，解决生命科学领域的重要问题。

来源 | “南方+”客户端、中山大学

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