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数字疫苗?聊数字医疗、数字疗法着魔了吧?在数

2021-07-06 09:33:40

款新冠疫苗成功研发,并且获得紧急授权接种之后,人们焦虑的心情稍释缓解一些。
然而,随着英国、南非、巴西,美国,现在印度相继出现新冠病毒各种变异体,至今仍难说全球疫情被控制住,只能是此起彼伏罢了。
最让人们揪心的是,一旦所有疫苗抵抗不住新冠病毒变异种,怎么办?人们岂不又退回到疫情爆发“原点”,龟缩在家里?!
此次新冠疫情已然是史无前例的传染性疾病大流行,迄今造成了全球300多万人死亡。
一旦疫苗失效,科学家们真的从头儿开始,重新设计研发和验证抵抗病毒变异体的疫苗吗?
事实上,在成功研制第一款新冠病毒疫苗的同时,科学家们也在同步开发一款数字疫苗(Digital Vaccine),也就是mRNA疫苗的数字“双胞胎”,或称为“数字疫苗”。
什么是“数字疫苗”?是什么前沿科技?

在解释这个问题之前,我们先来看看新冠病毒导致全球疫情的简单事实:

现在已经很清楚了新型冠状病毒是一种只有29个蛋白质包裹着的一条RNA链。整个RNA代码序列打印出来也不过13页A4纸,总共只有7.5千字节的数据。而人类的基因组代码长度超过30亿个字母,相当于一摞1000本圣经书, 或大约725兆字节数据。

从新冠病毒基因代码序列看,可以简单地推论,疫苗能在不到一年内被成功研制出来,很幸运是SARS-CoV-2病毒体的简单化(关于病毒学全景,值得观看哥伦比亚大学着名病毒学专家系列讲座)。

除此之外,最重要的是AI技术和计算模拟软件,助力科学家在最短时间内开发出来了数字化“疫苗”,即利用AI算法和数字模拟技术,模拟出了候选疫苗抗病毒作用机理。

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在过去一年里,科学家们也在利用"类器官或组织",模拟新冠病毒致病机理,而所谓新冠病毒,也不是真正的SARS-CoV-2病毒,是其中刺突蛋白体。这种全新生物学研究技术同样值得关注。
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由此可见,“数字疫苗”本质上是数字模拟体(在计算机上),而不是在生物体(动物模型或类器官)上测试的候选疫苗。这在疫苗早期研发中,节省了宝贵时间、资源和大量经费。
一个抗病毒疫苗的数字模拟体因此也被称之为“数字疫苗”孪生体或双胞胎。值得注意的是生物灭活技术研发的疫苗,无法制备数字疫苗“半成品”,只有疫苗制备操作手册。

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在高科技领域,第一个“数字孪生体”是NASA模拟受损的阿波罗13号飞船和其中三名宇航员。NASA指挥中心在地面模拟指挥和协助宇航员安全脱险,返回地球全部过程。如果没有数字模拟体,可能真的听天由命了!

这类术语在生物医学研究领域很少用,但在太空科技中“数字孪生”模拟体作为模拟突发事件,是最核心的防护措施之一。

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在疫苗研发最初阶段,利用AI软件和数字技术,数字疫苗加速了模拟测试和验证过程。而在临床试验验证安全有效之后,数字疫苗还将协助完善工业生产流程,制造数十亿剂量的安全、有效的疫苗。
辉瑞/BioNTech和Moderna的mRNA疫苗都受益于数字疫苗模拟体,大大加快了疫苗规模化生产和质量验证过程。而强生疫苗则没有。
加速开发“数字疫苗”双胞胎
与药品一样,必须预测和准备可能的耐药性,以备迅速做出抗耐药性新药品。疫苗也是同理,随着在真实世界中新冠病毒不断感染传播,出现变异体是必然的。在第一时间内发现更致命的变异体(基因代码),就可能在最短时间内,利用数字疫苗模拟出有效抗病毒变异体的疫苗候选。
数字化“双胞胎”预示着未来数字科技
实体化与数字化/数字双胞胎技术开发和应用,展示了全新生物医学数字化领域。通过此次新冠疫苗历练,该技术得到了充分验证。不仅让科学家们遇病毒变异体而不慌,更有把握在最短时间内制备出同样高效的抗病毒疫苗,拯救成千上万的生命。
在未来生物制药研发和生物医学前沿领域,数字技术将极大加速全新产业革命的到来