2月4日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Biosafety and Health在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中心張國(guó)慶研究員團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院王穎教授團(tuán)隊(duì)的合作論文“MTB-ImmunogenKG: An LLM-assisted knowledge graph for antigen selection in tuberculosis vaccine research”。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種大模型輔助知識(shí)圖譜系統(tǒng)——MTB-ImmunogenKG，基于PubMed收錄的超過(guò)7.7萬(wàn)篇結(jié)核分枝桿菌相關(guān)文獻(xiàn)，不僅能夠進(jìn)行基于知識(shí)增強(qiáng)的抗原保護(hù)效力預(yù)測(cè)，還可系統(tǒng)構(gòu)建具有證據(jù)溯源能力與矛盾識(shí)別功能的抗原全景檔案，為新一代結(jié)核病疫苗的理性設(shè)計(jì)與抗原優(yōu)選提供透明可信的決策支持工具。
結(jié)核?。?/span>tuberculosis, TB）由結(jié)核分枝桿菌感染引起，至今仍是全球負(fù)擔(dān)最重的傳染病之一。具有百年歷史的BCG疫苗雖能在一定程度上預(yù)防嬰幼兒重癥結(jié)核，但對(duì)成人肺結(jié)核的保護(hù)效力有限，攻克結(jié)核病仍依賴(lài)新一代疫苗的研發(fā)。在新疫苗的研發(fā)中，核心挑戰(zhàn)在于從約4000個(gè)結(jié)核分枝桿菌蛋白中篩選出真正具有保護(hù)性的抗原。然而相關(guān)免疫學(xué)證據(jù)高度碎片化，分散在海量文獻(xiàn)中，難以形成系統(tǒng)、可審計(jì)的證據(jù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)有計(jì)算方法多依賴(lài)序列或結(jié)構(gòu)特征，難以回答哪些抗原值得優(yōu)先驗(yàn)證；直接依托大語(yǔ)言模型又面臨事實(shí)準(zhǔn)確性和可追溯性不足的限制。如何在保證可靠與可追溯的前提下，將分散文獻(xiàn)證據(jù)整合為面向抗原優(yōu)選的結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系，成為當(dāng)前結(jié)核疫苗研發(fā)亟待解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
針對(duì)這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了抗原中心化知識(shí)圖譜MTB-ImmunogenKG，通過(guò)大模型驅(qū)動(dòng)的信息抽取流程與知識(shí)增強(qiáng)推理，將文獻(xiàn)證據(jù)轉(zhuǎn)化為可計(jì)算、可審計(jì)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)面向抗原篩選的理性決策支持。利用涵蓋逾148萬(wàn)條句子級(jí)證據(jù)進(jìn)行評(píng)估，MTB-ImmunogenKG在預(yù)測(cè)抗原保護(hù)效力方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的序列分析工具（MCC提升0.19）及單純大模型基線(xiàn)（MCC提升0.45），并能對(duì)抗原的免疫原性證據(jù)進(jìn)行矛盾檢測(cè)與整合。模型覆蓋3,154種MTB蛋白質(zhì)（約占全基因組注釋蛋白的77%），展示了其在抗原全景刻畫(huà)方面的廣度。
在具體應(yīng)用層面，該系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)解析抗原在不同研究中的免疫反應(yīng)差異，識(shí)別文獻(xiàn)中潛在的對(duì)立觀(guān)點(diǎn)，并提示其在不同實(shí)驗(yàn)條件下可能產(chǎn)生截然不同的免疫結(jié)局。同時(shí)，通過(guò)基于知識(shí)模式的過(guò)濾策略，框架可有效聚合抗原協(xié)同作用與佐劑搭配信息，揭示不同抗原組合的潛在保護(hù)效力。
MTB-ImmunogenKG為結(jié)核病疫苗的抗原篩選提供了透明、可信的決策支持工具，也從證據(jù)鏈角度幫助研究人員更直觀(guān)地理解復(fù)雜的免疫反應(yīng)。而隨著生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)與大模型技術(shù)的不斷發(fā)展，“知識(shí)圖譜+大模型”的方法范式有望把分散在文獻(xiàn)中的證據(jù)系統(tǒng)整合起來(lái)，支持更理性的抗原篩選，從而優(yōu)化疫苗實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程，為加速新型結(jié)核病疫苗研發(fā)、應(yīng)對(duì)全球公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。
中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中心張國(guó)慶研究員、高級(jí)工程師凌鋆超、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院王穎教授為論文共同通訊作者；營(yíng)養(yǎng)與健康所博士研究生彭杰龍、莊心昊為論文共同作者。該研究得到了科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃、廣州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bsheal.2026.02.001
圖：MTB-ImmunogenKG示意圖
推送單元：張國(guó)慶研究組、生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中心、科技規(guī)劃與任務(wù)處
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