行业创新 | 冠状病毒等病原关键位点突变对疫苗、抗体及药物体内抗感染效果数据库发布

       在后新冠时期，新冠病毒变异株种类错综复杂，因此对已上市及研发阶段的相关疫苗与药物的防护效力评价成为当下备受关注的重大健康和科学问题。目前针对新冠肺炎病毒的流行情况、病毒基因序列收集、基因变异分析等，各主要国家都已建立新冠肺炎病毒数据库系统，但对于疫苗与药物防护效力评价技术的数据库建设尚属空白。国家科技部与卫生健康委共同组织设立《病原学与防疫技术体系研究》国家重点研发计划，围绕重大传染病传播致病机制与靶点发现，重大传染病病原体的发现、溯源及预警预测，新型疫苗设计及平台体系研究，重大传染病临床防治，重大新发突发传染病防控一体化体系建立等五个任务。

       其中《重要致病原及突变株的疫苗及药物有效性评价的动物模型体系建设和应用》由中国食品药品检定研究院牵头承担，军事兽医研究所、哈尔滨兽医研究所、北京大学、广州医科大学附属第一医院、武汉病毒研究所、医学生物学研究所、国家药典委员会参与。科迈恩科技参与其中的《冠状病毒等病原关键位点突变对疫苗、抗体及药物体内抗感染效果数据库》子课题研究，并完成了相关数据库开发建设及人工智能评价算法研究工作。

图1 冠状病毒等病原关键位点突变对疫苗、抗体及药物体内抗感染效果数据库

      《冠状病毒等病原关键位点突变对疫苗、抗体及药物体内抗感染效果数据库》项目以各种疫苗、抗体及药物体内抗感染效果为研究对象，针对现有冠状病毒等病原关键位点突变对疫苗、抗体及药物体内抗感染效果数据缺乏系统管理与智能评价等问题，所开发的冠状病毒等病原关键位点突变对疫苗、抗体及药物体内抗感染效果数据库系统，通过采用经典关系型数据库和HADOOP大数据架构相结合的底层数据架构，为疫苗、抗体及药物的研发以及指标评价体系相关标准的建立提供坚实的数据支撑。

图2 原始病毒株与突变病毒毒株序列对比

       该系统在收集动物感染模型、疫苗及药物体内评价指标、体内实验评价结论等各种相关数据的基础上，应用知识图谱和数据统计查询分析等各种信息技术实现对数据的信息抽取、关联和分析挖掘，最终采用基于B/S架构的方式实现对数据统计查询、分析比较等各种界面功能的开发和呈现，可以方便科研人员快速准确的获取各种疫苗、抗体及药物对冠状病毒等病原及突变株的体内抗感染效果、指标评价体系等关键信息；实现对各种疫苗、抗体及药物体内抗感染效果的比较分析。

系统共包括七部分：

（一）冠状病毒及突变株数据库

       冠状病毒及突变株数据库需收录已发现的人感染冠状病毒及动物感染冠状病毒，包括病毒结构、病毒序列信息、已发生变异的突变株结构和序列信息、病毒检测方法、相关实验信息等。

图3 病毒信息管理-核酸序列进化树

（二）疫苗数据库

       疫苗数据库需包括已上市的冠状病毒疫苗、临床试验阶段及研发中疫苗、不同厂家生产疫苗、腺病毒疫苗以及灭活疫苗等不同类型的疫苗信息，临床试验方法和试验所使用实验动物信息，尤其是疫苗效果评价指标信息的收录和统计学与人工智能分析结合的应用。

图4 疫苗信息管理——疫苗列表

图5 疫苗信息管理——疫苗详情

（三）抗体药物数据库

       抗体药物数据库需收录抗体药物包括单抗药物、中药及小分子药物信息、药物研发公司、对病毒作用的靶点等信息。

（四）实验动物数据库

       实验动物数据库需收录冠状病毒毒性试验及相关疫苗和药物研发中使用的实验动物，如小鼠大鼠、恒河猴、雪貂，包括实验动物的界、门、纲、目、科、属、种信息，自然分布及生活习性、形态特征等信息。

图6 实验动物信息管理

（五）实验数据库

       实验数据库需收录冠状病毒毒性试验及相关疫苗和药物研发中使用的实验方法和取得的实验结果，如实验方法包括假病毒中和试验、动物感染模型试验等，实验结果按照病原学、病理学、免疫学、影响学和临床特性分类，包括实验结果的数据、文字和图片信息。

图7 毒株体外实验：疫苗原液免疫血清对流行毒株的中和抗体值

（六）冠状病毒及疫苗、抗体药物知识图谱

       知识图谱需基于数据库中收集的信息数据，进行大数据深度挖掘，以可视化图谱的形式揭示各数据间的关联关系，从而形成信息的汇总，便于查看和进行比较分析。

图8 病毒信息管理-知识图谱

（七）疫苗、抗体药物效果评价与分析

       数据库评价系统需提供多种评价手段及模型，包括传统的经典医学统计分析方法以及人工智能大数据分析手段，生成可视化图表。同时提供基于机器学习的多种算法对数据进行分析、评价，基于已知疫苗和抗体药物的保护效果形成的训练集和样本集，预测现有疫苗和抗体药物对未知突变株的保护效力，以及新研发的疫苗和抗体药物的对现有病毒毒株的保护效力。

       科迈恩科技利用序列突变位点、AI预测技术、防护效力知识图谱等手段实现对疫苗抗体药物效果评价分析，对于新型疫苗及抗体药物的研发具有重要意义。未来科迈恩科技将持续与广大分析检测领域用户一道，为行业新质生产力发展以及检验检测业务数字化、智能化转型开创崭新应用。

关于科迈恩科技

科迈恩科技秉持“让AI为创新分析技术赋能”的愿景，致力于让广大用户受益于大数据和人工智能技术对于检测能力的创新和提高。目前科迈恩科技已在智能化仪器数据分析、快检技术、新药研发、精准医疗、感官评价等工业级AI建模等领域拥有系列化产品或解决方案，涵盖色谱、质谱、光谱、核磁共振等多维分析大数据的融合。所服务的客户覆盖制药、快消品、农产品、临床、石化、环保、交通、汽车制造等诸多领域。

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