機器學(xué)習(xí)工具可以預(yù)測動物王國中的病毒庫
許多致命的和新出現(xiàn)的病毒,如埃博拉病毒和寨卡病毒,在傳播給人類并導(dǎo)致嚴(yán)重疾病之前很久就會在野生動物和昆蟲群落中傳播。然而,發(fā)現(xiàn)這些天然病毒宿主 - 這可能有助于防止向人類傳播 - 目前對科學(xué)家們構(gòu)成了巨大的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在,一種新的機器學(xué)習(xí)算法被設(shè)計為使用病毒基因組序列來預(yù)測廣譜RNA病毒的可能天然宿主,這些病毒群最常從動物跳到人類。
這項由格拉斯哥大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)并于今天發(fā)表在“ 科學(xué)”雜志上的新研究表明,這一新工具可以幫助預(yù)防針對致命疾病的預(yù)防措施??茖W(xué)家們現(xiàn)在希望這種新的機器學(xué)習(xí)工具能夠加速研究,監(jiān)測和疾病控制活動,以針對野外正確的物種,最終目的是防止致命和危險的病毒進入人體。
從基因組序列中尋找不同病毒的動物和昆蟲宿主可能需要多年的密集的實地研究和實驗室工作。由此引起的延遲意味著難以實施預(yù)防措施,例如接種動物疾病源或防止物種之間的危險接觸。
研究人員研究了500多種病毒的基因組,以訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)算法,將病毒基因組中嵌入的模式與其動物起源相匹配。這些模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測每種病毒來自哪個動物宿主,病毒是否需要咬血的載體,如果是這樣,載體是蜱,蚊子,蚊子還是白蛉。
接下來,研究人員將這些模型應(yīng)用于宿主和載體尚不為人所知的病毒,如克里米亞剛果出血熱,寨卡和MERS。模型預(yù)測的主機經(jīng)常確認(rèn)每個領(lǐng)域目前最好的猜測。
令人驚訝的是,四種被認(rèn)為具有蝙蝠水庫的埃博拉病毒中的兩種實際上具有與靈長類病毒相同或更強的支持,這可能指向非人類靈長類動物,而不是蝙蝠,是一些埃博拉病毒爆發(fā)的來源。
來自格拉斯哥大學(xué)病毒研究中心的MRC研究的高級作者Daniel Streicker博士說:“基因組序列只是病毒出現(xiàn)時可用的第一條信息,但直到現(xiàn)在它們大多已被用于識別病毒并研究它們的傳播。
“能夠利用這些基因組來預(yù)測病毒的自然生態(tài),意味著我們可以迅速縮小對動物宿主和病媒的搜索范圍,這最終意味著早期的干預(yù)措施可能會阻止病毒一起出現(xiàn)或阻止其早期傳播。”
來自Wellcome的感染和免疫生物學(xué)團隊的Pete Gardner博士說:“健康的動物可攜帶病毒,可以感染導(dǎo)致疾病爆發(fā)的人。發(fā)現(xiàn)動物物種經(jīng)常具有難以置信的挑戰(zhàn)性,難以實施預(yù)防措施,如接種動物或防止動物接觸。
“這項重要的研究強調(diào)了將機器學(xué)習(xí)和遺傳數(shù)據(jù)結(jié)合起來以快速準(zhǔn)確地識別疾病來源及其傳播方式的預(yù)測能力。這種新方法有可能迅速加速未來對病毒爆發(fā)的反應(yīng)。”
研究人員現(xiàn)在正在開發(fā)一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序,它將允許世界各地的科學(xué)家提交他們的病毒序列,并快速預(yù)測水庫宿主,載體和傳播途徑。
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