“纸上谈兵”找到新冠病毒“密钥”？

2019年底，一场新的突发性冠状肺炎疫情席卷全球。如何快速开发针对新型冠状病毒的有效药物和疫苗已成为世界各国科学家最关心的问题之一。

然而，正如中国工程院院士王晨所说，其中的困难是，“我们对新冠状病毒的了解远远不够，对其传播规律缺乏想象力。”

目前，全世界至少有1000个关于新冠状病毒的科学研究项目正在进行。随着对病毒和宿主的深入研究，科学家无法在有效的时间内处理大量的信息，特别是当研究人员的专业背景有限时，信息处理的效率将会降低。

2月26日，medRxiv发表了一份来自中国科学院计算研究所、西方先进技术研究所、袁哲科技和图灵达尔文实验室等研究团队的新冠状病毒研究结果。

“与临床专家相比，我们利用现有知识和计算技术从复杂、多维和三维数据中找出规律，不断勾画出新冠状病毒的“真面目”该论文的通讯作者、袁哲科技集团总裁牛刚表示，他们的研究是基于计算医学，通过应用数学、工程和计算科学智能来了解人类疾病的机制，并为基于工业化数据、算法、计算能力和生物医学技术系统的医疗服务提供新的见解。

特别值得一提的是，在缺乏第一线临床数据的情况下，在计算医学的指导下，该团队通过“纸上谈兵”方法获得的研究成果已在国内其他研究团队的后续论文中得到验证。

计算结果与临床研究的“符合”

牛刚告诉《中国科学日报》，他们使用一个名为“旋转”的分析系统，在4小时内自动分析了PubMed数据库中收集的14000多份冠状病毒文件中的300多万字。

最后得出结论，病毒与血管紧张素转换酶2的结合可能导致血管紧张素转换酶2/AT2R的功能改变，导致肾素-血管紧张素系统(RAS)相关的细胞因子调节轴稳态失衡，并导致“细胞因子风暴”，这可能是冠状病毒感染后宿主病理变化的重要调节因子。

无独有偶，3月25日，上海瑞金医院病理学教授王、中国科学院院士卞秀武等通信作者在研究广场平台上发表论文，对上述研究结论进行了验证。该小组发现表达血管紧张素转换酶2的肺泡巨噬细胞成为传染性非典型肺炎冠状病毒2型感染的靶细胞。这些活化的巨噬细胞可能在新诊断肺炎患者的一系列严重“炎症因子风暴”中发挥重要作用。在严重和晚期急性呼吸窘迫综合征过程中，经典活化巨噬细胞和替代活化巨噬细胞之间的转化可能是肺部炎症损伤和纤维化的重要原因。

根据STYLLS的发现，研究小组进一步提出血管紧张素II受体抑制剂(ARB药物，如常用药物氯沙坦)可能对新型冠状病毒患者的临床严重程度有缓解作用。

随后，该研究小组与重庆市西南医院感染科教授邓合作，发现新诊断肺炎伴高血压病史的患者服用ARB药物比未服用ARB药物的患者或新诊断肺炎伴其他基础病史的患者更远离危重症。

同样，3月27日，中国医学科学院研究员姜澄宇的团队在medRxiv上发表了一篇文章，该文章显示，在患有新冠肺炎高血压并发症的老年患者(65岁以上)中，入院前服用ARB药物的严重风险明显低于未用药患者，即COVID-19。荟萃分析表明，使用ARB对肺炎的发病率和死亡率有积极的影响。

在计算医学的指导下，通过快速反应系统获取、整理和分类信息，可以在调节快速反应系统功能的基础上，为急性病毒性肺损伤的治疗提供更多潜在的治疗靶点牛刚说。

需要进一步的大规模临床验证。

尽管ARB药物目前在临床数据中具有一定的积极意义和应用前景，但图灵达尔文实验室副主任虞照表示，目前仍缺乏更多与尸检相关的组织病理学数据和精心设计的“旧药物新用途”临床试验来验证数据挖掘产生的初步发现。

“但是，在计算医学的指导下，本研究通过文献挖掘从现有知识中总结规律，对新冠状病毒有了新的认识，将有助于我们开展新冠状病毒药物和疫苗的研究和开发。”牛刚说。

记者了解到，在研究中，该团队花了更多的时间在构建数据接口、整理语料库和词典、识别与“冠状病毒”和CSSE病毒精确相关的基因上。

“快速反应系统可以自动总结与冠状病毒特异性相关的实体和基因，并在研究人员的指导下进行自主推理。”牛刚希望这种方法和工具能帮助科学家更好地理解病毒-宿主相互作用引起疾病表型的生物学机制。

希望能一起合作治疗疾病

诚然，新的冠状病毒极其狡猾，人体的复杂性超出想象。

“我们不能仅仅依靠分析少量随机抽样的数据，也不热衷于探索数据之间难以捉摸的‘因果关系’。我们应该更加注意数据的“相关性”此前，中国工程院院士樊在接受记者采访时明确表示，生物医学大数据使用更多的数据模型和统计分析方法来控制混杂。

这不仅需要算法和数据的支持，还需要强大计算能力的支持。

在谈到计算医学的概念时，牛刚说，在过去，单个分散的数据只需要由一个普通服务器上的简单程序进行处理和计数。目前，它们都是多维大数据。为了用多维大容量(1PB=106GB)大数据模拟生活并设计复杂的算法，算法的复杂性和计算量远远超过普通服务器能够处理的规模，并且必须得到高性能计算资源的支持。

“未来，我们将主要基于现有的生物医学数据，引入系统科学理论和观点，并通过设计新的算法来挖掘数据之间的关系，从而找到解决现有问题的新途径。”中国科学院计算研究所西部高级技术研究所常务副所长张春明早些时候说，生物学家、医学专家和计算科学家应该携起手来，丰富计算医学的内涵，把疾病的预防、诊断和治疗推向精确。

相关论文信息:https://doi.org/10.1101/2020.02.24.20025437

https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-19346/v1

https://doi.org/10.1101/2020.03.20.20039586

https://doi.org/10.1161/JAHA.120.016219

https://doi.org/10.1007/s11886-020-01291-4.

https://doi.org/10.3760/cma.j.cn112148-20200220-00105