高原牧區(qū)的呼喚——防疫困境中的科技使命

西藏，作為中國的重要高原牧區(qū)，擁有豐富的畜牧資源，尤其是牦牛、綿羊、山羊、藏雞、藏豬等高原特色牲畜。這些牲畜不僅是農(nóng)牧民的主要經(jīng)濟(jì)來源，也是地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的核心支柱，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)和生態(tài)穩(wěn)定具有深遠(yuǎn)的影響。然而，受限于獨(dú)特的地理、氣候與生態(tài)環(huán)境，西藏畜牧業(yè)面臨的挑戰(zhàn)愈加嚴(yán)峻。

西藏高海拔、寒冷氣候和復(fù)雜的自然環(huán)境，使得動(dòng)物疫病防控工作面臨巨大的困難。高原地區(qū)交通不便、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，導(dǎo)致疫病信息滯后和診斷響應(yīng)遲緩。一旦疫情暴發(fā)，通常要等到牲畜出現(xiàn)嚴(yán)重癥狀后，疫情才被發(fā)現(xiàn)，造成大規(guī)模牲畜死亡和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。更為嚴(yán)重的是，部分動(dòng)物疫病具有人畜共患性，若未能及時(shí)防控，還可能對(duì)公共衛(wèi)生安全構(gòu)成威脅。

典型問題包括：

• 交通與物流受限：樣本采集與送檢效率低，嚴(yán)重影響防控時(shí)效；

• 檢測手段相對(duì)滯后：生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜多變，傳統(tǒng)檢測方法難以應(yīng)對(duì)快速演化的病原體；

• 檢測能力有待加強(qiáng)：缺乏可現(xiàn)場操作的多病種快速檢測技術(shù)，疫情監(jiān)控滯后。

• 成本較高：疫病檢測和防控投入大，偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)牧民承擔(dān)壓力重，影響防控工作推進(jìn)。

多項(xiàng)流行病學(xué)研究持續(xù)揭示高原地區(qū)動(dòng)物疫病的嚴(yán)峻形勢。以牛病毒性腹瀉粘膜病病毒（Bovine viral diarrhea mucosal disease virus，簡稱BVD-MDV或BVDV）為例，其陽性檢出率可高達(dá) 19.5%，其中西藏地區(qū)甚至達(dá)到 27.1%，變異株已在藏區(qū)牦牛群中暴發(fā)，伴隨口腔糜爛、嚴(yán)重腹瀉、脫水、白細(xì)胞減少和高熱等臨床癥狀，表明高致病性病原體正在加速適應(yīng)高原生態(tài)，并形成局部傳播鏈。這不僅對(duì)藏區(qū)畜牧業(yè)構(gòu)成重大威脅，也對(duì)國家動(dòng)物防疫體系提出了更高要求。

面對(duì)高原疫病頻發(fā)帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，國家對(duì)高原地區(qū)的公共衛(wèi)生與生態(tài)安全給予了高度關(guān)注，持續(xù)呼吁以“科技援藏”踐行強(qiáng)邊固防、守護(hù)民生的目標(biāo)。

近年來，隨著人工智能的興起，合成生物學(xué)技術(shù)研究已經(jīng)正式進(jìn)入AI時(shí)代，并已在生物治療與疫病監(jiān)測等領(lǐng)域取得的可觀成果。

抗體智能設(shè)計(jì)：斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過整合蛋白語言模型與三維結(jié)構(gòu)預(yù)測，成功優(yōu)化SARSCoV2 中和抗體，活性提升超 25 倍，顯著加快候選抗體篩選速度。

AI 生成藥物進(jìn)入臨床驗(yàn)證：由 Insilico Medicine 基于 AI 平臺(tái)開發(fā)的小分子藥物 Rentosertib（ISM001-055）已完成 IIa 期臨床試驗(yàn)，用于治療特發(fā)性肺纖維化（IPF），肺功能平均改善 +98?mL。

AI 虛擬實(shí)驗(yàn)室：由多機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)的“AI 科學(xué)家”虛擬實(shí)驗(yàn)室成功生成穩(wěn)定高效的新型納米抗體，在疫苗和藥物早期開發(fā)中展現(xiàn)出極強(qiáng)的創(chuàng)造力和低人工依賴特性。

因此，當(dāng)我們?cè)诿媾R高原牧區(qū)動(dòng)物防疫工程的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)時(shí)，如何應(yīng)用時(shí)代科技，牢守公共衛(wèi)生與生態(tài)安全發(fā)展防線？其重大意義不僅在于技術(shù)創(chuàng)新，更是對(duì)“科技強(qiáng)邊”理念的深度踐行。

以科技帶動(dòng)發(fā)展的踐行者——西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院

西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院的骨干教師長期扎根在海拔高、環(huán)境艱苦的藏區(qū)牧區(qū)一線，始終堅(jiān)守在動(dòng)物疫病防控與基層教育的最前沿。高原地區(qū)自然條件惡劣、交通不便，牧民獲取疾病防控資源的能力有限，而藏區(qū)畜牧業(yè)作為重要的生計(jì)支柱，一旦發(fā)生動(dòng)物疫病，往往影響巨大、波及廣泛。因此，該學(xué)院將目光聚焦在“如何以科技手段提升藏區(qū)動(dòng)物健康水平”這一根本問題上。

盡管地處偏遠(yuǎn)，西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院始終秉持開放、前沿的學(xué)術(shù)視野，持續(xù)關(guān)注國內(nèi)外在動(dòng)物疫病早篩與多病原檢測方面的最新進(jìn)展，尤其對(duì)人工智能（AI）在智慧畜牧與分子診斷中的應(yīng)用表現(xiàn)出濃厚興趣。該學(xué)院深刻意識(shí)到，未來動(dòng)物疫病防控的核心，不僅在于“治”，更在于“早診、早識(shí)別、快反應(yīng)”。然而當(dāng)前藏區(qū)傳統(tǒng)檢測手段普遍存在效率低、響應(yīng)慢、檢測成本高等瓶頸，無法滿足現(xiàn)代畜牧業(yè)對(duì)“精準(zhǔn)、高效、可落地”的需求。

正因如此，西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院在多年的研究與實(shí)踐中，始終致力于推動(dòng)“快速檢測、多病種并行”的技術(shù)創(chuàng)新與落地。該學(xué)院認(rèn)為，只有將時(shí)代技術(shù)發(fā)展與動(dòng)物疫病研究相結(jié)合，才能真正實(shí)現(xiàn)“科技下沉”，將先進(jìn)理念轉(zhuǎn)化為牧區(qū)可用、可及、可持續(xù)的實(shí)用工具。在這一理念指導(dǎo)下，西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院不僅深入開展科學(xué)研究，還積極牽頭推動(dòng)校企協(xié)同機(jī)制，為推動(dòng)藏區(qū)動(dòng)物健康管理注入了新動(dòng)力。

點(diǎn)燃創(chuàng)新引擎，共筑發(fā)展未來——產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目落地

通過長期以來的學(xué)術(shù)研究積累，篩選出了35種常見病毒、病菌及寄生蟲，涵蓋了藏區(qū)高發(fā)及特有的動(dòng)物疫病種類，如何高效精準(zhǔn)的建立一套針對(duì)動(dòng)物疫病的檢測解決方案是項(xiàng)目面臨的重大挑戰(zhàn)！隨著AI+合成生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及其在全球生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用案例，用其敏銳的科研嗅覺發(fā)現(xiàn)了破解難題的關(guān)鍵！

欲快從速，刻不容緩！西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院經(jīng)過多方咨詢，與不同幾家從事該領(lǐng)域知名生物技術(shù)公司進(jìn)行方案對(duì)接與探討，最終，泓迅生物脫穎而出！

自創(chuàng)立以來，泓迅生物始終秉持“用科技改善生命質(zhì)量”的初心，致力于將AI與合成生物學(xué)深度融合，推動(dòng)科技成果向公共健康和社會(huì)服務(wù)的實(shí)際應(yīng)用轉(zhuǎn)化。公司專注于AI賦能的基因合成、高效蛋白表達(dá)及定制化抗體發(fā)現(xiàn)等核心技術(shù)，依托自主研發(fā)的技術(shù)平臺(tái)，為全球客戶提供一站式AI合成生物學(xué)解決方案。

2024年，西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院與泓迅生物的關(guān)于AI+合成生物學(xué)多病原免疫檢測方案的產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目正式落地！

以AI技術(shù)賦能，對(duì)目標(biāo)抗體深度設(shè)計(jì)、預(yù)測、優(yōu)化，再通過濕實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)合探針技術(shù)與抗原–抗體反應(yīng)機(jī)制，精準(zhǔn)靶向目標(biāo)病毒或病原體，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本中特定病原的快速識(shí)別與判斷，最終通過膠體金法檢測形式可實(shí)現(xiàn)對(duì)藏區(qū)動(dòng)物疫病的即時(shí)檢測。

這一突破性技術(shù)不僅提升了檢測效率，更為藏區(qū)動(dòng)物疫病防控提供了有力保障，標(biāo)志著AI合成生物學(xué)技術(shù)在高原地區(qū)的應(yīng)用邁出重要一步，是產(chǎn)學(xué)研深度融合的新里程碑事件。

顛覆式技術(shù)革命——AI×合成生物學(xué)

AI與合成生物學(xué)的融合正在掀起一場生物技術(shù)革命，它極大地加速了從“理解生命”到“設(shè)計(jì)生命”的進(jìn)程。AI+合成生物學(xué)的核心在于利用AI強(qiáng)大的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、預(yù)測和優(yōu)化能力，來解決合成生物學(xué)中復(fù)雜的設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測試和學(xué)習(xí)循環(huán)中的瓶頸問題。

DeepMind的AlphaFold2解決了困擾生物學(xué)界50年的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測難題，準(zhǔn)確度達(dá)到實(shí)驗(yàn)水平。AlphaFold3（2024）進(jìn)一步將預(yù)測范圍擴(kuò)展到蛋白質(zhì)與其他生物分子（DNA, RNA, 小分子配體、翻譯后修飾）的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，開啟了生物分子相互作用精準(zhǔn)預(yù)測的新時(shí)代。

華盛頓大學(xué)David Baker實(shí)驗(yàn)室等利用類似圖像生成的擴(kuò)散模型或蛋白質(zhì)語言模型，成功設(shè)計(jì)出在自然界中不存在、但具有預(yù)定結(jié)構(gòu)和功能的全新蛋白質(zhì)（如“做夢”出的新酶、新結(jié)合蛋白），并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其功能。這標(biāo)志著AI從預(yù)測走向了創(chuàng)造。

在動(dòng)物疫控研究領(lǐng)域，泓迅生物以AI賦能的抗體精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與快速優(yōu)化為核心驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建起一整套高性能研發(fā)檢測體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種病原體的快速識(shí)別與高效防控，顯著提升了藏區(qū)動(dòng)物疫病的防治水平，為高原生態(tài)安全和畜牧業(yè)健康發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

任重道遠(yuǎn)，“智”啟未來——AI賦能新一代動(dòng)物疫控研究范式

AI技術(shù)與合成生物學(xué)的深度融合，讓未來動(dòng)物疫病防控技術(shù)邁向更智能、更高效、更模塊化的發(fā)展階段。

1. 智能抗體設(shè)計(jì)與進(jìn)化優(yōu)化

借助AI算法對(duì)抗原表位進(jìn)行高通量預(yù)測，并結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)模擬、穩(wěn)定性建模、親和力評(píng)估等能力，持續(xù)提升抗體的特異性、親和性與表達(dá)效率。未來有望實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、多靶標(biāo)、高迭代效率的抗體優(yōu)化平臺(tái)，加速應(yīng)對(duì)突發(fā)性病毒變異。

2. AI驅(qū)動(dòng)的序列設(shè)計(jì)與基因表達(dá)控制

基于NG?Codon等AI平臺(tái)，未來基因設(shè)計(jì)將從“表達(dá)優(yōu)化”向“功能精準(zhǔn)調(diào)控”進(jìn)化，不僅提升蛋白表達(dá)量，更可實(shí)現(xiàn)跨宿主表達(dá)預(yù)測、調(diào)控元件智能選擇與代謝負(fù)擔(dān)評(píng)估，推動(dòng)重組蛋白制備更加可控、高產(chǎn)、低成本。

3. 模塊化、場景化診斷工具開發(fā)

未來檢測卡的研發(fā)將從“一病毒一卡”向“模塊組合、場景定制”演進(jìn)。結(jié)合多通道微流控結(jié)構(gòu)、AI輔助識(shí)別系統(tǒng)與便攜式分析終端，有望實(shí)現(xiàn)集成化、多病毒同步檢測，同時(shí)具備野外部署能力和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上傳功能，支撐區(qū)域疫情監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)。

4. 國產(chǎn)底盤與合成元件自主創(chuàng)新

推動(dòng)國產(chǎn)酵母、細(xì)菌等表達(dá)系統(tǒng)的底盤工程優(yōu)化，并加快關(guān)鍵元件（啟動(dòng)子、RBS、終止子等）的國產(chǎn)化開發(fā)。結(jié)合AI輔助構(gòu)建的生物元件庫，將使合成生物學(xué)應(yīng)用更加安全、可控、面向中國特有應(yīng)用場景展開深入創(chuàng)新。

泓迅生物將繼續(xù)與客戶攜手共進(jìn)，助力全球生命科學(xué)、生物制藥、農(nóng)業(yè)健康與公共衛(wèi)生等領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。未來，我們將進(jìn)一步推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，為更廣泛的區(qū)域和領(lǐng)域提供精準(zhǔn)、高效的解決方案。共同構(gòu)建智慧生態(tài)圈，筑牢生物安全防線。

AI合成生物學(xué)助力藏區(qū)動(dòng)物健康，守護(hù)全球生命安全！

Reference

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