基于深度学习分析H5禽流感病毒人类适应性突变组合及潜在危害

基本信息
批准号:31900155
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:王亮
学科分类:
依托单位:中国科学院微生物研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
流感病毒深度学习突变组合遗传变异
结项摘要

The cross-species transmission of H5Ny from avian to human poses a huge threat to public health. A large number of studies have found that many single-site mutations lead to the adaptation of the virus to humans. However, our previous studies have shown that some experimentally validated human-adaption-associated mutations (such as A138V for HA, D701N for PB2, etc.) are not common in viruses isolated from humans. This shows that in addition to the single-site mutations at these star sites, there are other mutations or mutation combinations that we do not know, which can adapt the avian H5Ny to humans. Based on this, the project intends to use deep learning and joint follow-up experiments to verify a batch of mutation combinations related to H5Ny's adaptation process from avian to human. Firstly, two types of sequences were trained a convolutional neural network (CNN) and the network parameters are tuned automatically. Secondly, the trained CNN model is used to train the soft decision tree (“distilling” the classification knowledge learned by the CNN into the soft decision tree) to obtain a visual classification criteria; finally we will select 1-2 mutation combinations and verify them experimentally. The implementation of this project will shed light on how H5Ny adapts to humans from avian at genomic level and will provide important clues for future influenza warnings.

H5Ny禽流感病毒自禽到人的跨种传播对公共卫生构成了巨大的威胁。大量的研究发现了许多单点突变导致病毒对人类的适应。然而,我们前期的研究显示目前一些经过实验验证的与人类适应性相关的突变(如HA的A138V、PB2的D701N等)在感染人的病毒中并不常见。这就说明了除了这些明星位点的单点突变以外,还存在其他我们未知的突变或突变组合,可以使得禽源H5Ny病毒适应人类。基于此,本项目拟使用深度学习并联合后续实验验证,发现一批与H5Ny从禽到人适应过程相关的突变组合。首先使用卷积神经网络对这两类序列进行学习并进行网络参数调优;其次,使用该模型训练软决策树(将深度神经网络学习到的分类知识“蒸馏”到软决策树中)从而得到一个可视化的分类标准;最终选取1-2个突变组合,对其进行实验验证。本项目的进行将会使得对H5Ny如何在基因组层面适应人类有更深刻的了解,并将会对今后流感预警提供重要的线索。

项目摘要

病毒的变异及其可能出现的跨种传播威胁着人类的健康,因此有必要开发预警模型来对病毒的变异及对其传播能力的影响进行评估。本课题整合了进化信息、统计信息以及蛋白质结构信息等多维度信息,构建了一套流感病毒的预警模型,鉴定潜在的人类适应性位点。我们以H5亚型禽流感为例,鉴定出了10个与人类适应性显著相关的突变位点,其中大部分都是之前没有被发现的位点。这为今后评估新型流感病毒对人类的适应性提供了理论基础。此外,我们对模型进行了参数调整,也应用于新型冠状病毒传播的预警,揭示了新冠疫情早期的传播异质性以及评估了新冠水貂突变体的社区传播程度。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
2

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

DOI:
发表时间:2022
3

基于协同表示的图嵌入鉴别分析在人脸识别中的应用

基于协同表示的图嵌入鉴别分析在人脸识别中的应用

DOI:10.3724/sp.j.1089.2022.19009
发表时间:2022
4

一种改进的多目标正余弦优化算法

一种改进的多目标正余弦优化算法

DOI:
发表时间:2019
5

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1374
发表时间:2020

王亮的其他基金

批准号:21302014
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171921
批准年份:2011
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:61674015
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51478314
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:30471242
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:51504045
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41504108
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50575014
批准年份:2005
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:51507010
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51808310
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61402360
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51502049
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51202277
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902276
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400159
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:78870023
批准年份:1988
资助金额:0.50
项目类别:面上项目
批准号:21671129
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11105177
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61772050
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81702199
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31771255
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61101207
批准年份:2011
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674252
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:11501433
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91960107
批准年份:2019
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划
批准号:21776148
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81371631
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61633021
批准年份:2016
资助金额:245.00
项目类别:重点项目
批准号:81660353
批准年份:2016
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51108315
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51871075
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51143003
批准年份:2011
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51671208
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:U1730139
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51501048
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11572351
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:81302192
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201003
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51004106
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71901071
批准年份:2019
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11572177
批准年份:2015
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:91645105
批准年份:2016
资助金额:75.00
项目类别:重大研究计划
批准号:61272321
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:71802179
批准年份:2018
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51776068
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51179017
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11202115
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905262
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101910
批准年份:2011
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403192
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11202160
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11575236
批准年份:2015
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:10175012
批准年份:2001
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:31600614
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51806095
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61175003
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21776255
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:11802092
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51205014
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21302064
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401272
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51306179
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81773439
批准年份:2017
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:81102403
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61775206
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51203116
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900022
批准年份:2019
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11902305
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51209231
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11102232
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501087
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21901154
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873450
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:50471023
批准年份:2004
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81703509
批准年份:2017
资助金额:20.10
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601273
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31800711
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21601049
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21273218
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

H5亚型禽流感病毒宿主倾向性的分子基础分析

批准号:30471282
批准年份:2004
负责人:刘金华
学科分类:C1802
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
2

H7N9禽流感病毒PB2基因人类适应性突变规律及其临床意义研究

批准号:81672005
批准年份:2016
负责人:杨仕贵
学科分类:H2101
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
3

H5亚型禽流感病毒对小鼠致病机理的研究

批准号:30471291
批准年份:2004
负责人:张桂红
学科分类:C1802
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
4

H5亚型禽流感病毒分离株分子变异及其受体结合特性

批准号:39800112
批准年份:1998
负责人:陈化兰
学科分类:C1802
资助金额:12.00
项目类别:青年科学基金项目