突破性研究:AI輔助揭露流感病毒基因重組與重症關聯

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長庚醫院、長庚大學與美國約翰霍普金斯大學今日宣布,歷經十年展開的流感病毒研究國際合作,終於獲得重大成果。透過全基因定序加上人工智慧技術,研究團隊發現 H3N2 流感病毒出現基因片段重組現象,這種病毒具有強大的複製能力和毒性,可能導致病人發生嚴重併發症。

基隆長庚醫院急診醫學部及長庚大學智慧運算學院陳冠甫醫師表示,流感病毒經常變異,導致大流行或併發重症及高死亡率。全球科學家紛紛投入研究,但以前沒有全基因定序都靠猜測。現在研究團隊從 411 個感染 H3N2 的病人取得病毒,以全基因定序搭配 AI 技術,終於獲得重大發現。

每到秋冬季節,急診室湧進許多病毒肆虐導致的呼吸道感染疾病患者,而流感病毒引起的嚴重併發症,如肺炎、腦炎、心肌炎等更是常見,多發生在兒童、老人、或有糖尿病、心血管疾病、免疫不全的患者。

陳冠甫指出,流感病毒基因組包括 8 個片段,但其實流感病毒很脆弱,所以一直會突變產生變異株,讓人體的免疫細胞無法辨識,才有機會捲土重來造成流行。而且並非所有的變異病毒都會造成大流行,或導致嚴重的併發症,必須透過全基因定序來研究。

為了預防和控制流感疫情,長庚紀念醫院、長庚大學和美國約翰霍普金斯大學自 2014 年展開跨國大型合作。涵蓋台灣、美國首府附近多家醫院取得病毒樣本,對病患採用一致標準的世代研究收案標準,研究成果已發表在 2024 年 5 月的國際頂尖期刊《刺胳針-微生物(Lancet-microbe)》。

陳冠甫表示,由於 2017~2018 年美國出現特別嚴重的 H3N2 流感疫情,研究團隊從樣本庫中收集當時的 411 個病毒樣本,進行全基因定序漢演化樹分析,發現這一時期的病毒有明顯基因片段重組現象,人類對這樣的病毒毫無抵抗力,甚至具有極強的複製能力。

陳冠甫說明,以往的流感病毒基因研究,常無法解決干擾因子,而無法推論是由於病毒變異,還是病人本身疾病因素而導致重症。這項研究結合進階人工智慧技術的應用,排除常見的干擾因子,模擬出相似病人感染不同病毒的結果,做出令人信服的因果推論,確認基因重組病毒與嚴重併發症之間的直接關聯。

陳冠甫強調,這項研究成果是目前國際最大的一項整合人工智慧、基礎病毒學和臨床流行病學的研究,為流感病毒基因重組與人類疾病之間的潛在聯繫提供實證,並對未來流感疫苗的開發和流行病學的公共衛生策略制定具有重要意義。

根據疾管署統計,2023~2024 年流感季節併發重症的機率,相較 2022~2023 年疫情解封前高出 14 倍。陳冠甫表示,接種疫苗是取得保護力與減少併發重症的方法之一,但要「猜對」正確的疫苗株相當不容易。相關監控的單位若是能將全基因定序加上人工智慧這類先進技術,得以更精確地確認造成重症的病毒株,進一步在疫苗準備時作為參考,有助於研發出更具效率的疫苗。

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