במחקר חדש בראשות חוקרי UNC Charlotte מהמרכז לאינטליגנציה חישובית לניבוי סיכונים בריאותיים וסביבתיים (CIPHER) וקמפוס המחקר של צפון קרוליינה בקנאפוליס, חוקרים באוניברסיטה מצאו ראיות לכך שהגרסאות האחרונות של שפעת H5N1 -; המכונה בדרך כלל שפעת עופות או עופות -; טובים יותר בהתחמקות מנוגדנים, כולל נוגדנים של בני אדם, מאשר איטרציות קודמות של הנגיף. המחקר מתפרסם כעת כהדפסה מוקדמת בשרת ה-preprint bioRxiv המקוון למחקר ביולוגיה ומחכה לביקורת עמיתים.
ביוני 2024 דיווח משרד החקלאות האמריקני שלמעלה מ-300 יונקים נמצאו שנדבקו בנגיף H5N1 בין השנים 2022 ל-2024. ארגון הבריאות העולמי דיווח לאחרונה כי כחמישה בני אדם נדבקו ב-H5N1 בשנת 2024 בלבד, " אבל ההשפעה הפוטנציאלית הרחבה יותר על בריאות האדם נותרה לא ברורה", כתבו חוקרי UNC Charlotte.
באמצעות טכניקות מודל מתקדמות מבוססות בינה מלאכותית ופיזיקה שהתאפשרו על ידי השקעות UNC שרלוט והאסיפה הכללית של צפון קרוליינה במחקר מחשוב בעל ביצועים גבוהים וניתוח חישובי בעזרת בינה מלאכותית, חוקרי האוניברסיטה עשו צעדים בהבנת האינטראקציות הספציפיות בין חלבוני וירוס H5N1 נוגדנים, במטרה שממצאים אלו יאפשרו תכנון של חיסונים חזקים ויעילים יותר לנגיף.
את הפרויקט הזה הוביל הסופר הראשון קולבי ט. פורד, חוקר אורח CIPHER במדעי הנתונים ומייסד הסטארט-אפ שבסיסו בשארלוט, Tuple, LLC, יחד עם הסטודנטים האחרונים של המכללה למחשוב ואינפורמטיקה, שיריש יאסה, חאלד עובייד וסייל גיראלס-מדראנו , כמו גם הפרופסורים במחלקה לביואינפורמטיקה וגנומיקה ריצ'רד אלן ווייט השלישי ודניאל ג'ניס. Tuple, LLC הייתה גם שותפה בפרויקט זה.
מבחינה היסטורית, היכולת שלנו לענות על שאלות ביולוגיות הייתה מוגבלת לתפוקה של התהליכים המסורתיים מבוססי המעבדה שלנו. אולם כיום, באמצעות קנה המידה הבלתי מוגבל לכאורה של ביצועים גבוהים ומחשוב ענן, אנו משתמשים בבינה מלאכותית וכלי דוגמנות אחרים כדי לענות על שאלות כאלה באופן חישובי. במחקר זה, המטרה שלנו היא להסתכל קדימה יותר כדי לחזות את ההשפעות הבריאותיות הפוטנציאליות של שפעת H5N1 לפני שאירוע גדול יתפוס אותנו לא מוכנים".
קולבי טי פורד, מחבר ראשון
בהתבסס על מחקר SARS-CoV-2 הקודם של CIPHER על גרסאות נגיף הקורונה והיכולת שלהן להתחמק מנוגדנים, מחקר זה מבוסס על נתונים שנשלפו מ-1,804 ניסויים חישוביים וכן ניתוח פילוגנטי מעמיק של 18,508 רצפי חלבון של H5N1 שנאספו בין 1959 ו-2024. חוקרי CIPHER גם דמיינו את השינויים הגיאוגרפיים והמארחים שנמצאו לאורך ההיסטוריה של H5N1.
על פי המחקר, למוטציות של וירוסים הקשורות ל"מעבר מארח" מעופות ליונקים הייתה השפעה שלילית מובהקת סטטיסטית על יכולתם של נוגדנים להיקשר ולהילחם ב-H5N1. החוקרים מצאו גם כי בהתבסס על המגוון הרחב של מיני מארח ומיקומים גיאוגרפיים שבהם נצפה H5N1 שהועבר מציפורים ליונקים, לא נראה שיש זן מארח מרכזי אחד או מיקום הקשור להתפשטות H5N1. זה מצביע על כך שהנגיף נמצא בדרכו לעבור ממצב מגיפה למגפה בעתיד הקרוב.
מחקר זה הוא הדוגמה האחרונה למאמצים פורצי הדרך של UNC Charlotte להשתמש בשיטות מחקר חישוביות מתקדמות כדי להבין טוב יותר ולהילחם במחלות זיהומיות ברחבי העולם.
"אנחנו נכנסים לעידן חדש לגמרי של אפידמיולוגיה מולקולרית שבו אנו מספקים תובנה תפקודית מעל ומעבר למעקב אחר מחלות". אמרה ג'ניס, מנהלת שותפה של CIPHER והפרופסור הנכבד בביואינפורמטיקה וגנומיקה של קרול גרוטנס בלק. "אנו מראים שניתן לנתח מערכי נתונים גדולים במהירות באמצעות מחשוב בעל ביצועים גבוהים ובינה מלאכותית כדי להעריך את המוכנות שלנו לבעיות חשובות כגון H5N1, שמתפשט במהירות למארחים ואזורים חדשים כולל בקר ועובדי חווה אמריקאים".
"שפעת העופות A הקשורה ל-H5 היא פתוגן מתהווה בבני אדם בעודה מגיפה מתמשכת בחיות הבר במשך יותר משנתיים", אמר ווייט, פרופסור עוזר לביואינפורמטיקה. "המחקר החזוי שלנו מספק צוהר לעתיד של שימוש בבינה מלאכותית במרוץ החימוש נגד פתוגנים מתעוררים."
