中大研發計算模型預測病毒演變

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中大醫學院研究團隊建立了一套精準計算模型beth-1,能準確預測病毒基因演變,有助選擇最具代表性的病毒株,設計更有效的流感疫苗。研究詳情已於期刊《自然通訊》發表。

感病毒會持續不斷的出現基因進化演變,因而導致免疫逃脫,令已經感染過病毒或打過疫苗的人可能再次感染突變後的病毒。故此,流感疫苗包含的病毒株須每年更新,以確保疫苗效用。在選擇疫苗病毒株的過程中,預測病毒基因演變是重要步驟,並通常在下一個流行季節來臨前至少9個月進行。

預測流感病毒

要準確選擇疫苗抗原使用的病毒株,便要對病毒的基因和抗原演變及流行病學特徵進行廣泛的監測和分析。現時這項工作由世界衛生組織協調全球進行,沿用的計算模型由歐美研究人員開發。

計算模型就如「天氣預報」,能夠推算病毒將出現的變異,藉此令設計的疫苗能有效覆蓋預期將會流行的變異病毒株來加強保護功效。

香港中文大學醫學院研究團隊分析大量有關流感病毒基因組和流行病學的數據,用以開發能識別可量化病毒基因變異關鍵參數的嶄新模型「beth-1」,此模型可推算整個病毒族群將會出現的變異,從而選擇最有機會流行的病毒株為即將到來的流感季節製造疫苗。

研究人員利用H1N1和H3N2病毒的過往數據,測試beth-1預測流行病毒株的準確度。研究計算了「不同模型預測的病毒株」與「指定流感季節實際流行的病毒株」兩者之間的遺傳距離,結果顯示beth-1的預測在88%(17個流感季節中有15個)的流感季節中比現有疫苗更準確。中大團隊正與內地的研究機構緊密合作,在動物實驗應用beth-1,開發更具保護功效的疫苗。

研究論文的第一作者、中大醫學院賽馬會公共衛生及基層醫療學院博士生樓靜致表示:「我們的研究結果顯示beth-1能夠非常準確地預測病毒的基因進化,幫助選擇疫苗株,從而生產與流行病毒匹配度更高的疫苗,確保疫苗的效用。」

或可用於預測新冠

中大醫學院賽馬會公共衛生及基層醫療學院副教授王海天補充:「beth-1是一套能準確預測病毒演化的先進計算模型。我們正與內地的科研機構合作進行動物實驗,開發更具保護功效的疫苗。beth-1亦有潛力應用到其他經常出現基因變異的病毒,如新冠病毒。」

這項研究是由統計學、計算生物學、流行病學、病毒學和免疫學等多個學科的專家合作而成。中大醫學院賽馬會公共衛生及基層醫療學院臨床研究及生物統計中心主任徐仲鍈教授總結:「beth-1的開發是將跨學科合作轉化為可即時使用工具的優秀範例。這個模型在病毒學實驗室、疫苗製造商和衞生機構方面,都具有廣泛的應用潛力,可用於流感疫苗株的選擇,以製造更有效的疫苗,保障人類福祉。」3

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