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研究人员通过人工智能自动咳嗽分析检测COVID-19
国际研究显示实验室开发的蛋白质“刺突”的特性与COVID-19病毒一致
病毒学家展示了一种SARS-CoV-2感染的成功疗法
美国FDA正式增加强生COVID-19疫苗与吉兰·巴雷综合症有关联的警告
多地通知:未接种疫苗将影响出行 原则上不允许进入重点公共场所
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研究人员通过人工智能自动咳嗽分析检测COVID-19
COVID-19危机已经考验了全世界的医疗系统。获得针对COVID-19的疫苗已使情况日趋稳定。然而,人们不得不继续进行大规模人群新冠病毒核酸检测筛查,以发现阳性病例,从而打破可能的病毒传播链。因此,科学家必须研究新的技术,以减少诊断检测的时间和成本,从而以方便、有效和经济的方式大规模地进行检测。在Interspeech 2021国际大会的框架内,一个研究小组向利用声学诊断COVID-19(DiCOVA)挑战赛的咳嗽声轨提交了该系统。与他们的贡献有关的文章已被接受加入Interspeech科学计划。
这项研究由UPF视听系统工程校友、奥格斯堡大学(德国)研究员Adrià Mallol和Helena Cuesta领导,Emilia Gómez(欧盟委员会联合研究中心)参与,他们都是UPF信息和通信技术系(DTIC)音乐技术研究小组(MTG)的成员,以及奥格斯堡大学和伦敦帝国学院(英国)的研究员Björn Schuller。
以前基于人工智能的系统已被证明在检测咳嗽和打喷嚏以及识别呼吸道异常方面是有效的。人工智能还被用于精神健康领域,以识别抑郁症或创伤后应激障碍的患者。继数字健康方面的进展之后。“受这些研究的启发,并基于COVID-19引起的呼吸系统疾病,我们为自己设定了一个挑战,即调查人工智能技术是否能够通过自动咳嗽分析来检测与该病毒有关的疾病,”研究小组的成员Helena Cuesta解释说。
咳嗽信号在COVID-19检测呈阳性的患者中有所改变
在这篇论文中,作者研究了两种不同的神经网络架构,但有一个共同的结构:第一个区块处理输入的频谱图并提取一组嵌入式特征,第二个区块根据这些特征是对应于COVID-19检测阳性的病人还是健康病人进行分类。
"我们的模型使用频谱图,即音频信号的时间频率表示作为输入。"
第一步是对输入数据进行预处理。一般来说,数据库的录音包含各种咳嗽,由沉默分开(我们咳嗽时的典型模式)。“为了只保留录音中包含相关信息的部分,即咳嗽,我们使用基于信号能量的声音活动检测器(SAD),” Cuesta解释说。在过滤了这些数据后,下一步是提取特征并随后对其进行分割。“我们的模型使用频谱图,即音频信号的时频表示法作为输入。”她补充说:“首先,我们计算数据库中每个录音的频谱图,然后将其分割成每个一秒钟的片段。”
患者的性别很重要
该项目一个有趣的贡献是研究不同版本的神经网络,以调查患者的性别是否是分析咳嗽时的一个考虑因素。“直觉上,当我们接触这项工作时,我们的一个假设是,男性和女性的咳嗽应该有不同的特征,因为他们的声道在大小和形状上有所不同,”作者评论说。
从频谱的角度来看,男性和女性产生的咳嗽不一定相等
从他们的工作所进行的实验来看,最显著的一个方面是,在作者评估的大多数情况下,包含患者性别信息的模型在预测中获得了更好的结果,这证实了一个假设,即从频谱的角度来看,男性产生的咳嗽和女性产生的咳嗽不一定相等。
咳嗽音轨 - DiCOVA挑战赛
DiCOVA挑战赛的组织者为参赛者提供了一个数据库(Coswara数据集),其中包含1040段1至15秒的人们咳嗽的音频记录。与录音一起,这个数据库提供了与每个录音相关的一系列元数据:COVID-19的阳性/阴性,个人的性别和国籍。“基于这些数据,我们已经开发并评估了两个不同的神经网络,利用一秒钟的音频,预测COVID-19的阳性或阴性,”作者指出。
尽管这项工作只是通过自动咳嗽分析检测COVID-19的第一种方法,但作者提出的实验提供了一些线索,可以在这项研究的下一步中进行跟踪。我们仍需了解咳嗽信号在COVID-19阳性患者中是如何改变的。因此,可以提取特征并设计特定的神经网络以提高模型的质量。
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国际研究显示实验室开发的蛋白质“刺突”的特性与COVID-19病毒一致
一项新国际研究发现,导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的刺突糖蛋白的关键特性与几个实验室开发的刺突糖蛋白的特性是一致的,这些刺突糖蛋白的设计是为了模仿感染性病毒。设计血清学测试和疫苗以防止COVID-19的一个核心组成部分是制造蛋白质 “刺突”。这些重组的“刺突”与传染性病毒表面的刺突非常相似,并能触发人体的免疫系统采取行动。
实验室制造的蛋白质 “刺突”也被用于血清学测试(也被称为抗体测试)和作为研究试剂。研究结果显示,全球各地的实验室通过不同方法制造的刺突糖蛋白是如何高度相似的,并提供了保证,即刺突糖蛋白的制造是稳健的,实验室之间的差异很小。
SARS-CoV-2病毒的 “刺突”上涂有糖类,即所谓的多糖,它们利用这些糖类来掩饰自己不被人类免疫系统发现。这些糖的丰度有可能在使用不同重组“刺突”的研究之间造成重大差异。
在这项发表在《生物化学》杂志上的新研究中,研究小组研究了世界各地五个实验室开发的“刺突”上的糖类涂层,并将它们与传染性病毒的刺突上的糖类进行了比较。
领导这项研究的南安普顿大学糖生物学教授Max Crispin解释说:“科学界应对COVID-19大流行病的速度给世界各地的实验室带来了相当大的压力,要求它们迅速验证其研究结果。”他继续说:“在过去的一年里,我们看到世界各地以前所未有的速度开发疫苗,而重组蛋白的快速开发和验证是这个成功故事的基础。”
2020年4月,Crispin教授和他的南安普敦大学团队首次绘制了SARS-CoV-2刺突糖蛋白的多糖涂层。在本研究中,他们将其分析扩展到检查在阿姆斯特丹大学医学中心、哈佛医学院、牛津大学和瑞士公司ExcellGene的实验室中开发的重组 “刺突”。所有不同批次的刺突糖蛋白都被证明模仿了在中国清华大学分析的病毒糖基化的关键特征。
该研究还使用了计算方法来研究在所有样品中看到的塑造一些糖基化特征的蛋白质特征。领导计算工作的新加坡科技研究局(A*STAR)生物信息学研究所高级首席研究员Peter Bond博士说:“我们的建模使我们能够阐明蛋白质如何影响糖的结构以及为什么糖基化是如此一致。这种预测方法在针对新变种或其他新出现的病毒的疗法开发中也可能具有潜在价值。”
Crispin教授总结说:“在许多不同的实验室能够高保真地生产SARS-CoV-2刺突糖蛋白的模拟物,所有这些模拟物都再现了真实病毒的糖类特征,这对疫苗设计、抗体测试和药物发现都有很大的好处。”
03
病毒学家展示了一种SARS-CoV-2感染的成功疗法
堪萨斯州立大学病毒学家最近的对SARS-CoV-2(引起COVID-19的病毒)感染病例的治疗很成功。该校下属兽医学院的研究人员Yunjeong Kim和Kyeong-Ok "KC" Chang在著名的《美国国家科学院院刊》或PNAS杂志上发表了这项研究。他们发现,感染了SARS-CoV-2并接受了氘代蛋白酶抑制剂治疗的动物模型的存活率明显提高,肺部病毒负荷下降。
结果表明,用对病毒复制至关重要的蛋白酶抑制剂进行感染后的治疗可能是对SARS-CoV-2的一种有效治疗方法。这些蛋白酶抑制剂是一类抗病毒药物,通过选择性地与病毒蛋白酶结合,阻断生产传染性病毒颗粒所必需的蛋白质的激活,从而阻止病毒的复制。
"我们开发了蛋白酶抑制剂GC376,用于治疗猫的致命冠状病毒感染,现在正作为一种研究性的新动物药物进行商业开发,"诊断医学和病理生物学副教授Kim说。"在COVID-19出现后,许多研究小组报告说这种抑制剂对引起COVID-19的冠状病毒也很有效,目前许多人正在寻求开发蛋白酶抑制剂作为一种治疗方法。"
Kim和Chang使用一种叫做氘代的工具修改了GC376,以测试其对SARS-CoV-2的疗效。
诊断医学和病理生物学教授Chang说:"用氘化的GC376治疗SARS-CoV-2感染的小鼠,明显改善了生存率、肺部的病毒复制和体重下降,这表明了这种抗病毒化合物的功效。结果表明,氘化的GC376具有进一步发展的潜力,这种氘化方法可以被利用到其他抗病毒化合物上,以产生有效的抑制剂。"
病毒学家们正在继续利用各种方法开发改进的抑制剂。目前正在评估氘化的GC376,以便进一步进行潜在开发。
04
美国FDA正式增加强生COVID-19疫苗与吉兰·巴雷综合症有关联的警告
美国食品和药物管理局FDA在强生公司COVID-19疫苗的情况说明中增加了一项警告,称该疫苗可能会导致一种名为吉兰·巴雷综合症的神经疾病的风险增加。然而该机构表示,这种疫苗的好处仍然大于风险。美国疾病控制和预防中心在给《华盛顿邮报》的一份声明中说,在大约1260万接种过强生公司疫苗的人中,已经有大约100例该综合症的报告。
这是一种非常罕见的并发症,但接受过这种疫苗的人似乎比一般人更有可能患上吉兰·巴雷综合症,概率大约是3到5倍。
没有迹象表明Moderna或辉瑞/BioNTech的疫苗有类似的风险。
在吉兰·巴雷综合症中,身体的免疫系统会攻击神经,它可以引起手脚刺痛、虚弱和协调问题,大多数人能够完全康复,但在某些情况下可能导致永久性神经损伤。
这种综合症以前曾与疫苗有关,美国在1976年停止使用猪流感疫苗,因为有报告说使用该疫苗的人患上了吉兰·巴雷病。在某些年份,使用季节性流感疫苗会有少量的综合症风险增加,通常每注射100万支流感疫苗会有一到两例额外病例。不过,疾病预防控制中心指出,人们可能更有可能因为流感而患上吉兰·巴雷综合症,而不是因为流感疫苗。
这是与强生公司的疫苗有关的第二个健康风险。FDA在4月建议曾暂停注射这种疫苗,因为它与一种罕见的凝血功能障碍有关,该公司随后对这种疾病的风险进行了警告,但10天后,暂停令被解除。FDA此次没有建议暂停注射该疫苗。该疫苗仍然可用,只是会有一个额外的警告标签,在美国的人们也可以选择Moderna和辉瑞/BioNTech的疫苗。
专家们希望强生公司的疫苗能够在美国的疫苗接种活动中发挥重要作用,因为它只需要一剂,而不是Moderna或辉瑞/BioNTech所需的两剂。到目前为止,在美国接种疫苗的人中只有不到10%的人使用了这种疫苗。
美国每天接种疫苗的人数已从4月份的高峰期约300万人下降到约50万人。随着Delta变种在全美各地的流行,COVID-19病例的数量已开始再次攀升。
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多地通知:未接种疫苗将影响出行 原则上不允许进入重点公共场所
日前江西崇仁县、江西定南县、江西安远县、浙江丽水、宁波宁海相继发布告知书没接种新冠疫苗将影响出行。按照上述发布的公告看,原则上不允许未接种新冠疫苗人员(禁忌症者除外)进入医疗机构住院部、养老院、学校(幼儿园、托儿所、校外培训机构)、图书馆、博物馆、监所等重点场所。
同时,入境人员居家健康观察和日常健康监测期间共同生活居住人员均须接种疫苗,否则居家审核不予通过。农村集市摊主未接种疫苗不允许出摊。商场超市、宾馆酒店、剧院影院等人员集聚场所可参照以上管控措施。
通知要求,年满18周岁以上(户籍不限)无疫苗禁忌症的人员均须接种。12日起,全县机关企事业单位、医疗机构、车站、高铁站、养老院、敬老院、福利院、学校(幼儿园、托儿所、校外培训机构)、监所、宾馆、旅馆、民宿、农家乐、酒店、商场、超市、银行、农贸市场、景区、图书馆、文化馆、剧院、博物馆、影院、KTV、网吧、健身房及各类办事大厅等人员密集场所,全面实行健康码和新冠疫苗接种后金边标识码“二码联查”,即在查验健康码的同时检查疫苗接种记录(标识),对未接种人员信息进行登记,动员及时接种。疫情响应期间,各机关企事业单位新冠疫苗未接种者一律暂停外出疗休养活动。
江西抚州市崇仁县发布最新通知,将在商场、景区、车站、影院等公共场所实行扫“赣通码”查看疫苗接种记录,如居民未接种新冠疫苗,将对生活和出行带来不便。
江西赣州定南县发布通告,7月26日起,原则上不允许未接种新冠病毒疫苗人员,进入超市、医院、学校、车站等,重点公共场所(有禁忌接种证明和18周岁以下人员除外)。
江西赣州安远县发布通告,7月26日起,原则上不允许未接种新冠病毒疫苗人员进入超市、医院、学校、车站等重点公共场所(有禁忌接种证明和18周岁以下人员除外)。
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