Een wetenschappelijk onderzoeksteam van de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk heeft aangekondigd dat voor het eerst een nieuw vaccin met kerncomponenten die volledig door kunstmatige intelligentie zijn ontworpen, is gebruikt in proeven op mensen, in een poging een bredere preventieoplossing te bieden voor mogelijke toekomstige grootschalige virusuitbraken en COVID-19-achtige epidemieën.Onderzoekers zeiden dat dit het eerste geval is waarin een belangrijk vaccinantigeen volledig is ontworpen door algoritmen van kunstmatige intelligentie en is opgenomen in klinische proeven op mensen. Het doel is niet alleen om het bestaande nieuwe coronavirus en zijn gemuteerde stammen aan te pakken, maar ook om meerdere coronavirussen op te nemen die momenteel voornamelijk onder dieren circuleren, maar het potentieel hebben om soorten te kruisen om mensen te infecteren, om zo “een voorsprong te krijgen” voordat de volgende pandemie zich voordoet.

Het concept van dit kandidaat-vaccin verschilt van traditionele vaccins doordat het zich niet op een specifieke stam richt, maar probeert een verdedigingslinie op te bouwen tegen de hele ‘familie’ van het coronavirus. Het kunstmatige intelligentiesysteem ontving eerst een groot aantal genetische sequenties van het coronavirus, verzameld door wereldwijde surveillanceprojecten. Deze sequenties zijn equivalent aan ‘instructies’ voor het virus en omvatten verschillende typen waarvan bekend is dat ze mensen en dieren infecteren. Het algoritme analyseert en herkent deze genetische informatie vervolgens in patronen om een ​​zogenaamd ‘superantigeen’ te ontwerpen, dat wordt gebruikt om het immuunsysteem van het lichaam te trainen om een ​​immuunrespons te produceren met brede kruisreactiviteitsmogelijkheden. Zelfs als het virus blijft muteren of het nieuwe coronavirus van dieren op mensen overspringt, kan het tot op zekere hoogte nog steeds verdediging herkennen en lanceren.

In de vaccinologie zijn antigenen belangrijke componenten van vaccins en zijn ze wat het immuunsysteem van het lichaam leert ‘herkennen en aanvallen’. Projectleider professor Jonathan Heeney van de Universiteit van Cambridge zei dat dit de eerste keer is dat een door kunstmatige intelligentie ontworpen antigeen is gebruikt in proeven op mensen. De prestaties van de gerelateerde technologie zijn ‘verbazingwekkend’ en tonen ook ‘het enorme potentieel van kunstmatige intelligentie als voordeel voor de mensheid’. Hij zei dat het team hoopt vaccins te ontwikkelen die zich niet alleen richten op de ‘virussen van vandaag’, maar ook toekomstige ziekteverwekkers voorkomen die de volgende uitbraak of pandemie kunnen veroorzaken, wat een ‘fundamentele verandering’ zal betekenen in de manier waarop we met pandemieën omgaan.

Vaccins hebben een sleutelrol gespeeld tijdens de COVID-19-pandemie, maar de overgrote meerderheid is gebaseerd op de specifieke virusstammen die op dat moment in omloop waren, waarbij de recepten werden bijgewerkt naarmate het virus bleef muteren. Veel ademhalingsvirussen, zoals COVID-19 en seizoensgriepvirussen, zijn goed in het veranderen van hun oppervlaktestructuur door mutatie en ontwijken zo de immuunherkenning. Daarom moeten COVID-19- en griepvaccins regelmatig worden bijgewerkt. “We lopen altijd een stap achter”, merkte Heaney op, en deze poging hoopt nieuwe technologieën zoals kunstmatige intelligentie te gebruiken om vooraf “gemeenschappelijke zwakheden” in de virusfamilie te identificeren en de verdedigingsvoorbereidingen te voltooien voordat het virus muteert of zich over soorten verspreidt.

Momenteel heeft dit door AI ontworpen kandidaat-coronavirusvaccin de eerste fase van kleinschalige proeven op mensen voltooid, waaraan in totaal 39 proefpersonen deelnemen. Het belangrijkste doel is het evalueren van de veiligheid. Voorlopige resultaten gepubliceerd in de Journal of Infection toonden aan dat het vaccin werd beschreven als ‘matig’ effectief in het stimuleren van een immuunrespons, maar nog steeds een positieve reactie binnen de industrie teweegbracht. Het onderzoeksteam is van plan vervolgstudies uit te voeren waarbij ongeveer 200 proefpersonen betrokken zijn, om de immunogeniciteit en potentiële bescherming tegen verschillende coronavirussen uitgebreider te evalueren.

Saul Faust, een professor aan de Universiteit van Southampton die aan enkele van de klinische onderzoeken heeft deelgenomen, merkte op dat deze technologie voor het ontwerpen van antigenen op basis van kunstmatige intelligentie "echt potentieel heeft" en beschreef deze onderzoeksrichting als "zeer opwindend". Hij wees erop dat dergelijke technische methoden bij het omgaan met de voortdurende mutatie van virussen, vooral potentiële pandemische pathogenen, aanzienlijk beter zijn dan traditionele methoden in de fase van vaccinontwerp.

Het Cambridge-team heeft zijn doelwit niet beperkt tot coronavirussen. Ze doen al onderzoek naar een universeel seizoensgriepvaccin in diermodellen, in de hoop af te stappen van de praktijk om de formules voor griepvaccins in de toekomst elk jaar bij te werken. Daarnaast ontwikkelt het team ook een vaccin tegen de H5N1-vogelgriep als reactie op de situatie als dit virus, dat momenteel de pluimveepopulaties ernstig schaadt en waarvan wordt gevreesd dat het een pandemisch risico met zich meebrengt, zich op grote schaal onder mensen verspreidt.

Onderzoekers werken ook aan de ontwikkeling van vaccinkandidaten voor virale hemorragische koorts, waaronder verschillende soorten Ebola-virus. De huidige uitbraak van hemorragische koorts in de Democratische Republiek Congo, veroorzaakt door een soort Ebola-virus waarvoor geen vaccin bestaat, creëert een reële urgentie om een ​​vaccin tegen hemorragische koorts met een breder spectrum te ontwikkelen.

Andy Pollard, directeur van de Oxford University Vaccine Group, die niet betrokken was bij het onderzoek, zei dat deze route ‘zeer overtuigend bewijs’ had opgeleverd in dierproeven. Hij noemde de gegevens ‘behoorlijk fascinerend’ en zei dat veel wetenschappers niet noodzakelijkerwijs hadden verwacht dat ze op deze manier een dergelijke immuunrespons zouden kunnen opwekken. Pollard wees er ook op dat de echte test ligt in de resultaten van menselijke proeven, omdat het menselijke immuunsysteem veel complexer is dan dat van laboratoriummuizen, gevormd door jaren van natuurlijke infectie, dus het klinische effect valt nog te bezien.

Vanuit een breder perspectief zijn veel experts van mening dat kunstmatige intelligentie naar verwachting een “game changer” zal zijn in het vaccinonderzoek. Hulpmiddelen voor kunstmatige intelligentie kunnen niet alleen worden betrokken bij het ontwerpen van antigenen, maar kunnen ook worden gebruikt om de reactie van het menselijke immuunsysteem op verschillende kandidaat-vaccins te voorspellen, waardoor het screening- en ontwikkelingsproces aanzienlijk wordt versneld, de tijd tussen de opkomst van het virus en de komst van het vaccin wordt verkort, en ‘levens worden gered’ bij toekomstige gebeurtenissen op het gebied van de volksgezondheid.

Marian Knight, wetenschappelijk directeur van het British National Institute of Health and Care Research (NIHR), merkte op dat het succes van de vroege proef op mensen met dit door AI ontworpen ‘superantigeen’ een ‘transformatieve stap’ is in het bereiken van een breed spectrum, langdurige virusbescherming. Lord Vallance, de Britse minister van Wetenschap en Technologie, noemde deze ontwikkeling "weer een Brits wetenschappelijk succesverhaal" en geloofde dat deze aantoonde hoe wetenschappelijke onderzoeksvoordelen kunnen worden omgezet in nieuwe medische behandelingen met behulp van kunstmatige intelligentietechnologie. Hij benadrukte dat, nu de resultaten van de eerste proeven op mensen positieve signalen afgeven, dit werk naar verwachting het tempo van de inzet van vaccins op de lange termijn zal versnellen en meer mensen over de hele wereld ten goede zal komen.