ИИ предсказывает неизвестные связи между вирусами и млекопитающими

Новое исследование Ливерпульского университета может помочь смягчить будущее распространение зоонозных и болезней домашнего скота, вызываемых существующими вирусами.

Исследователи использовали форму искусственного интеллекта (ИИ) — машинное обучение — чтобы предсказать более 20 000 неизвестных ранее ассоциаций между известными вирусами и восприимчивыми видами млекопитающих. Результаты, опубликованные в Nature Communications, могут быть использованы для улучшения программ эпиднадзора за болезнями.

Известны тысячи вирусов, поражающих млекопитающих, при этом, согласно недавним оценкам, на сегодняшний день обнаружено менее 1% вирусного разнообразия млекопитающих. Некоторые из этих вирусов, такие как вирусы иммунодефицита человека и кошек, имеют очень узкий круг хозяев, в то время как другие, такие как вирус бешенства и вирус Западного Нила, — очень широкий.

«Круг хозяев — важный предиктор того, является ли вирус зоонозным и, следовательно, представляет ли риск для человека. Совсем недавно было обнаружено, что SARS-CoV-2 имеет относительно широкий круг хозяев, что могло способствовать его переходу к людям. Однако наши знания о круге хозяев большинства вирусов остаются ограниченными», — поясняет ведущий исследователь доктор Майя Варде из Института инфекций, ветеринарных и экологических наук университета.

Чтобы устранить этот пробел в знаниях, исследователи разработали новую структуру машинного обучения для прогнозирования неизвестных ассоциаций между известными вирусами и восприимчивыми видами млекопитающих, объединив три различные перспективы: каждого вируса, каждого млекопитающего и сети, соединяющей их.

Их результаты показывают, что ассоциаций между известными зоонозными вирусами и дикими и полуодомашненными млекопитающими более чем в пять раз больше, чем считалось ранее. В частности, летучие мыши и грызуны, связанные с недавними вспышками новых вирусов, таких как коронавирусы и хантавирусы, были связаны с повышенным риском заражения зоонозными вирусами.

Модель также предсказывает пятикратное увеличение ассоциаций между дикими и полуодомашненными млекопитающими и вирусами экономически важных домашних видов, таких как домашний скот и домашние животные.

Доктор Варде заявила: «Поскольку вирусы продолжают распространяться по всему миру, наша модель предоставляет мощный способ оценить потенциальных хозяев, с которыми они еще не сталкивались. Такое предвидение может помочь выявить и смягчить риски зоонозных и животных заболеваний, такие как переход от животных-резервуаров к человеческим популяциям».

В настоящее время доктор Варде расширяет подход для прогнозирования способности клещей и насекомых передавать вирусы птицам и млекопитающим, что позволит расставить приоритеты в лабораторных исследованиях компетентности переносчиков по всему миру, чтобы помочь смягчить будущие вспышки трансмиссивных болезней.