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迄今为止规模最大!中山大学用AI研究RNA病毒成果登顶《细胞
发布:2025-01-12 17:31:23 浏览:

  作为引领未来的战略性技术,人工智能目前在环境保护、文化创意、农业发展等多个领域都得到了长足应用。近日公布的2024年三个诺贝尔科学奖项,两项均与人工智能相关。

  同样的,人工智能技术的蓬勃发展也将医疗健康快速推进到智能时代。近日,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》(Cell)杂志上发表论文,报告了180个超群、超过16万种全球RNA病毒的发现,这是迄今为止规模最大的RNA病毒研究,大幅扩展了全球RNA病毒的多样性。

  该研究将人工智能技术应用于病毒鉴定,发现了传统方法未能发现的病毒“暗物质”,探索了病毒学研究的新路径。

  病毒是世界上最神秘的微生物之一,与人类健康息息相关。现有的发现和鉴定新病毒的方法十分依赖对病毒的既有认知,但RNA病毒是一种高度分化、种类繁多星空体育登录入口 星空体育在线官网且容易变异的病毒,尤其在面对缺乏同源性或同源性极低的“暗物质病毒”时,已有的比对方法很容易失灵。

  针对以上问题,团队采用一种能够深度学习的Transformer模型LucaProt,它能够在大量学习病毒和非病毒基因组序列后,自主形成一套关于病毒的判断标准,从而在大量的RNA测序数据集中挖掘出病毒序列。

  利用这一模型,研究团队对来自全球生物环境样本的10,487份RNA测序数据进行病毒挖掘,发现了超过51万条病毒基因组,代表超星空体育登录入口 星空体育在线官网过16万个潜在病毒种及180个RNA病毒超群(相当于门或纲的分类级别),使RNA病毒超群数量扩容约9倍。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”。

  经过深入分析和研究,此项研究刷新着全球病毒圈的认知。团队报告了迄今最长的RNA病毒基因组,发现了超出以往认知的基因组结构,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。

  同时研究指出,新发现的病毒分布在地球的各类生态环境中。总体上,落叶层、湿地、淡水和废水环境的病毒多样性最高。然而,在南极底泥、深海热泉、活性污泥和盐碱滩等极端环境中,RNA病毒的多样性和丰度并不低,甚至在深海热泉的高温环境中,仍有RNA病毒在活跃复制。

  此次中山大学团队与阿里云飞天实验室的AI4S-生物计算团队合作开发的LucaProt模型标志着人工智能算法在病毒发现方面的重大突破,其也可以用于发现与人类疾病密切相关的病毒,用于新发传染病的监测和预警,以及用于其他类型的蛋白质鉴定和功能发现任务等。

  这既是中山大学科研实力的有力证明,也彰显着学校积极推动产学研合作的积极姿态。

  “产学研合作”是创新驱动发展战略的关键环节,引领着创新发展的新潮流。一直以来,中山大学充分发挥中大多学科交叉、人才和科研优势,依托中山大学国家大学科技园等平台,主动响应地方和企业的技术需求,构建起紧密合作关系,不断产出高质量成果。

  学校进行了从“以项目为中心”到“全链条系统化推进”的流程优化,完善了产学研工作架构和成果转化收益分配机制,调动了科技成果转化各方面的积极性。“十四五”以来,学校年均科技合作企业1150家;千万级校企科技合作项目年均16项,同比大幅提高。在多个领域完成或正在产出一批重要产业化成果,以2023年为例,科技成果转化合同金额达3.5亿。(数据截至2024年7月)

  近年来,学校陆续与各地机构、知名企业携手,揭牌实验室、签署合作协议等,“朋友圈”不断扩大,不仅有助于学校科研成果的转化和应用,也有助于企业提升技术水平和市场竞争力,实现互利共赢。

  当下,全球人工智能技术快速发展,人工智能大模型浪潮持续涌动,推动着科技和产业加速发展,也对经济社会发展和人类文明进步产生深远影响。未来,中山大学将持续深化产学研交流合作,在更多关键核心领域持续攻关,推动更多创新成果涌现,为加快实现高水平科技自立自强贡献智慧和力量。

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