全球大流行六個(gè)月以來(lái)，仍沒(méi)有針對(duì)COVID-19的特異性抗病毒治療。一群哈佛大學(xué)的學(xué)生正在努力改變這種狀況。哈佛大學(xué)國(guó)際基因工程機(jī)器(iGEM)小組的成員正在利用計(jì)算生物學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)一種療法，使人體能夠快速開(kāi)發(fā)出COVID-19抗體，并迅速啟動(dòng)免疫系統(tǒng)對(duì)抗這種疾病的斗爭(zhēng)。下面隨著托普仕老師詳細(xì)了解一下。
“我們的目標(biāo)是提供一種病毒療法，使各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景的人都可以輕松使用，并且可以快速生產(chǎn)，”應(yīng)用數(shù)學(xué)集中器AB '23的Frank D'Agostino說(shuō)。“正如我們所看到的，由于存在鎖定功能，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室并不容易。因此，能夠以計(jì)算方式執(zhí)行任務(wù)至關(guān)重要，因?yàn)樗梢詼p少您在實(shí)驗(yàn)室中花費(fèi)的時(shí)間。”
使用計(jì)算工具，并通過(guò)Zoom和Slack進(jìn)行協(xié)作，學(xué)生正在設(shè)計(jì)一種DNA折紙結(jié)構(gòu)，以將COVID-19抗體蛋白直接遞送至免疫系統(tǒng)。
構(gòu)建折紙結(jié)構(gòu)涉及將DNA鏈折疊成特定形狀，并利用不同的DNA互補(bǔ)方法，從而為分子貨物創(chuàng)建有效的傳遞載體。
生物工程選礦廠AB '23的戴維·曹說(shuō)：“ DNA折紙納米結(jié)構(gòu)充當(dāng)了保護(hù)我們要運(yùn)送到特定細(xì)胞的貨物的膠囊?！? “它還作為靶向哪些細(xì)胞的特異性，因?yàn)轶w內(nèi)有太多細(xì)胞。DNA折紙?jiān)诤凶油饷鎺缀鯖](méi)有受體，可以附著到我們?cè)噲D靶向的細(xì)胞的特定部分?！?/p>
DNA折紙納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部將是一小段抗體mRNA，它將使人體的B細(xì)胞產(chǎn)生COVID-19抗體爆發(fā)。學(xué)生們正在使用機(jī)器學(xué)習(xí)篩選成千上萬(wàn)種不同的抗體，然后確定并優(yōu)化與COVID-19對(duì)抗的最佳抗體，然后從中提取mRNA。
人類發(fā)展與再生生物學(xué)濃縮器Robert Shekoyan，AB '23說(shuō)，利用mRNA而不是抗體本身的價(jià)格要便宜得多，這可以使這種療法得到更廣泛的采用。
D'Agostino說(shuō)，使用機(jī)器學(xué)習(xí)一直是一種學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)必須確定哪種機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)是其過(guò)程的正確工具，而該過(guò)程通常是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的。
D'Agostino說(shuō)：“我們正在嘗試將一維序列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成希望在復(fù)雜環(huán)境中相互作用的三維抗體?！? “在不做出可能不利于機(jī)器學(xué)習(xí)過(guò)程的主要假設(shè)的前提下，獲取資源和專有技術(shù)來(lái)正確地翻譯這些內(nèi)容一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。”
這項(xiàng)工作向?qū)W生強(qiáng)調(diào)了計(jì)算生物學(xué)的關(guān)鍵作用，以及機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算設(shè)計(jì)方法將如何在未來(lái)的合成生物學(xué)研究中變得更加重要。
對(duì)于約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院生物工程助理教授劉佳的顧問(wèn)來(lái)說(shuō)，今年的iGEM項(xiàng)目的偏遠(yuǎn)性質(zhì)突出了對(duì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)培訓(xùn)的重要性。
他認(rèn)為這是在iGEM中實(shí)現(xiàn)更多計(jì)算生物學(xué)組成部分的絕好機(jī)會(huì)，它將計(jì)算技術(shù)與基準(zhǔn)工作相結(jié)合以展示這些尖端工具如何增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)研究。
而且由于iGEM在接下來(lái)的兩年內(nèi)為團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)分兩個(gè)階段的項(xiàng)目的選擇，因此2021年iGEM團(tuán)隊(duì)也許能夠掌握這一計(jì)算基礎(chǔ)并將其投入實(shí)驗(yàn)室，以實(shí)驗(yàn)方式驗(yàn)證抗體設(shè)計(jì)和DNA的有效性結(jié)構(gòu)體。
D'Agostino說(shuō)：“在虛擬環(huán)境中情況大不相同?！? “我們必須在擁有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中做到這一切，以便為成功做好準(zhǔn)備。在現(xiàn)實(shí)世界中，一切都可能變得更加復(fù)雜。”
以上就是托普仕美國(guó)高端留學(xué)為大家介紹的哈佛大學(xué)學(xué)生使用計(jì)算生物學(xué)設(shè)計(jì)COVID-19治療劑，更多關(guān)于美國(guó)留學(xué)的相關(guān)問(wèn)題，歡迎在線咨詢托普仕高端留學(xué)顧問(wèn)老師。托普仕留學(xué)專注于美國(guó)TOP30名校申請(qǐng)，5V1服務(wù)模式體系，嚴(yán)格限制招生人數(shù)，讓您直達(dá)美國(guó)名校!
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