人甲型流感H3N2病毒主要通过血凝素亚基1(HA1)实现快速抗原进化。在HA1中,免疫压力下的氨基酸替换导致抗原漂移,需要频繁更新疫苗株。尽管血凝抑制(HI)试验仍是评估抗原关系的金标准,但其劳动密集型且低通量的特性限制了可扩展性。幸运的是,HA1序列的快速积累使得基于序列的抗原预测成为可能,然而如何有效提取这些病毒序列中的信息表征仍是挑战。
本研究提出了VirPLM,这是一种两阶段框架,将ESM-2蛋白质语言模型适配至H3N2 HA1序列以进行抗原性预测。VirPLM显着优于代表性方法,并在交叉验证和回顾性时间分割评估中均保持稳健表现。此外,VirPLM识别出富含已知抗原进化相关区域的高关键位点。在季节特异性覆盖分析中,VirPLM优先的毒株在多数评估季节的估计覆盖率高于世卫组织推荐的历史毒株,表明VirPLM能为候选毒株优先排序提供互补的序列依据。
可用性和实施
源代码可在https://github.com/xingyili/VirPLM查看,本研究中使用的版本存档于Zenodo(DOI:10.5281/Zenodo.21650323)。