Добавить новость
smi24.net
Harvard Gazette
Июль
2025
1 2 3
4
5
6
7 8 9
10
11
12
13
14 15 16 17
18
19
20
21 22 23
24
25
26
27
28
29
30
31

Forecasting the next variant

0
Health

Forecasting the next variant

Professor Eugene Shakhnovich (from left), Dianzhuo (John) Wang, and Vaibhav Mohanty worked together on the studies.

Veasey Conway/Harvard Staff Photographer

5 min read

Harvard team fuses biophysics and AI to predict viral threats

When the first reports of a new COVID-19 variant emerge, scientists worldwide scramble to answer a critical question: Will this new strain be more contagious or more severe than its predecessors? By the time answers arrive, it’s frequently too late to inform immediate public policy decisions or adjust vaccine strategies, costing public health officials valuable time, effort, and resources.

In a pair of recent publications in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), a research team in the Department of Chemistry and Chemical Biology combined biophysics with artificial intelligence to identify high-risk viral variants in record time — offering a transformative approach for handling pandemics. Their goal: to get ahead of a virus by forecasting its evolutionary leaps before it threatens public health.

“As a society, we are often very unprepared for the emergence of new viruses and pandemics, so our lab has been working on ways to be more proactive,” said senior author Eugene Shakhnovich, Roy G. Gordon Professor of Chemistry. “We used fundamental principles of physics and chemistry to develop a multiscale model to predict the course of evolution of a particular variant and to predict which variants will become dominant in populations.”

The studies detail approaches for forecasting the viral variants most likely to become public health risks and for accelerating experimental validation. Together, these advances reshape both the prediction and detection of dangerous viral variants, setting a template for broader applications.

These studies were led by members of Shakhnovich’s lab, including co-authors Dianzhuo (John) Wang and Vaibhav Mohanty, both Ph.D. students in the Harvard Kenneth C. Griffin Graduate School of Arts and Sciences, and Marian Huot, a visiting student from École Normale Supérieure.

“This framework doesn’t just help us track variants — it helps us get ahead of them.”

Marian Huot, visiting student and co-author

“Our work has focused on the spike protein of COVID-19, analyzing how its mutations change viral fitness and immune evasion,” said Wang. “Given that COVID-19 is the most extensively documented pandemic to date, we saw an opportunity to develop models that not only understand viral evolution, but also anticipate which mutations are likely to pose the greatest threat.”

The first study introduced a model that quantitatively linked biophysical features — such as the spike protein’s binding affinity to human receptors and its ability to evade antibodies — to a variant’s likelihood of surging in global populations. By incorporating a complex, yet essential factor called epistasis (where the effect of one mutation hinges on another), the model overcame a key limitation of previous approaches that struggle to make accurate predictions.

“Evolution isn’t linear — mutations interact, sometimes unlocking new pathways for adaptation,” Shakhnovich said. “Factoring these relationships allowed us to forecast the emergence of dominant variants ahead of epidemiological signals.”

Building on these insights, the companion study introduces VIRAL (Viral Identification via Rapid Active Learning), a computational framework that combines the biophysical model with artificial intelligence to accelerate the detection of high-risk SARS-CoV-2 variants. By analyzing potential spike protein mutations, it identified those likeliest to enhance transmissibility and immune escape.

“At the start of a pandemic, when experimental resources are scarce, we can’t afford to test every possible mutation,” Wang said. “VIRAL uses artificial intelligence to focus lab efforts on the most concerning candidates — dramatically accelerating our ability to identify the variants that could drive the next wave.”

The implications of this research are far-reaching. Simulations show that the VIRAL framework can identify high-risk SARS-CoV-2 variants up to five times faster than conventional approaches, while requiring less than 1 percent of experimental screening effort. This dramatic gain in efficiency could significantly accelerate early outbreak response.

“This framework doesn’t just help us track variants — it helps us get ahead of them,” said Huot. “By identifying high-fitness variants before they appear in the population, we can inform vaccine design strategies that anticipate, not just react to, emerging threats.”

A defining feature of this work is its interdisciplinary scope, with the international Harvard team bringing together fields of molecular biophysics, artificial intelligence, and virology to deepen our understanding of rapidly evolving viral threats.

“By uniting physics-driven modeling and machine learning, we’re introducing a predictive framework for viral evolution with broad potential,” Shakhnovich said. “We’re eager to see how this strategy might extend beyond infectious diseases into areas like cancer biology.”

Looking ahead, the team aims to adapt and scale the framework for broader use, targeting challenges such as other emerging viruses and rapidly evolving tumor cells. They emphasize that combining physical modeling with AI could shift the paradigm from reactive tracking to proactive biological forecasting.

“In a world where biological threats are constantly evolving, earlier warning and smarter tools are essential,” Wang said. “Our ultimate goal is to create a platform — one that gives scientists and policymakers a head start not just in future pandemics, but in tackling fast-evolving challenges across biology.” added Huot.

Shakhnovich credited grants from the National Institutes of Health for enabling exploratory research to benefit public health. Basic science and future breakthroughs are in grave danger due to Washington’s cuts to scientific research, Shakhnovich warned.

“Our research has the potential to help all of humankind to solve some serious health problems,” Shakhnovich said. “It would not have been possible without federal funding that looks for long-term benefits.”








Арбуз, кукуруза и холодные напитки: диетолог Садыков назвал продукты, которые портят ваш сон летом

Мичков внесен в Книгу знаменитых людей Кунгура, сообщил директор кунгурского музея: «Никаких его трофеев в музее пока нет, к сожалению»

В студии Детского радио прошла церемония гашения почтовой марки

Компания КИТ МЕД представляет революционный аппарат SONOQUEEN — первую в мире анатомическую HIFU-технологию для anti-age терапии в России


Why Juventus spent 111m this summer for only one new player

La UFC anuncia un mes de octubre mayúsculo

Las 'Guerreras del Agua' se dan un baño de bronce en el Mundial de Singapur

Adil Rami carga contra Lamine: "No puedo ni verlo, que le den..."


Кажетта Ахметжанова: 5 камней для усиления женской энергии

Вечер в Кулогорах...

Предрассветная Нёнокса...

Дивеево ..


Microsoft warns of 'active attacks' on its government and business server tech, with one cybersecurity expert claiming that they should 'assume that you have been compromised'

Краткая биографическая справка о центральных персонажах Mafia: The Old Country

Настройки GameHub и Winlator для игры в Prey (2017) на Android

'I destroyed months of your work in seconds' says AI coding tool after deleting a devs entire database during a code freeze: 'I panicked instead of thinking'



В Москве завершился сбор с руководителями финансово-экономических подразделений Центрального округа Росгвардии

Квалификационные испытания на право ношения знака отличия полицейского спецназа Росгвардии завершились в Подмосковье (видео)

Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве

«Каникулы с Росгвардией» проходят в регионах Центральной России


В студии Детского радио прошла церемония гашения почтовой марки

В МИД РФ негативно оценили решение Израиля по суверенитету над Западным берегом

ДельтаЛизинг продолжает раскрывать секреты успеха российских предпринимателей

Трое российских бойцов две недели ползли к своим позициям


Минюст РФ внес две НПО, связанные с Институтом Сахарова, в список нежелательных

Суд над московской ячейкой «Фалуньгун»*: как опасная китайская секта попала в РФ

Стратегию развития города Шахты до 2030 года скорректируют

Суд в Москве арестовал бывшего вице-губернатора Челябинской области Богашова


Болбой раздавил спасенного теннисисткой Cаккари жука на турнире WTA-500 в США

Кудерметова: раньше думала, что Сафина из Казани, её с Маратом все связывают с Татарстаном

Медведев обыграл У Ибина и вышел в 1/4 финала турнира в Вашингтоне

Александр Бублик получил хорошую новость от ATP после завоевания титула


Минюст РФ внес две НПО, связанные с Институтом Сахарова, в список нежелательных

Вучич выразил соболезнования из-за крушения Ан-24 в Амурской области

Строительство вип-ложи, перенос зала борьбы и обновление зала: Что изменилось в ДС «Юбилейный» в Орске после капремонта?

Стратегию развития города Шахты до 2030 года скорректируют


Музыкальные новости

Питчинг Релиза. Отправить релиз на Питчинг.

Баскова, Киркорова и Лазарева погнали с экранов: попались на непотребщине

VK Fest 2025 побил рекорд по числу артистов и вошёл в Книгу рекордов России

Врач Шуров: Оззи Осборн мог умереть от паркинсонизма


«Каникулы с Росгвардией» проходят в регионах Центральной России

Квалификационные испытания на право ношения знака отличия полицейского спецназа Росгвардии завершились в Подмосковье (видео)

В Москве завершился сбор с руководителями финансово-экономических подразделений Центрального округа Росгвардии

Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве


Okko и ТНТ выпустят драмеди про трёх сестёр «Хай, систерс»

Чемпионат по служебно-боевой стрельбе Сибирского округа Росгвардии завершился победой кузбасских стрелков

Джазовый фестиваль в Петербурге при поддержке Relax FM

Ростовский-на-Дону ЭРЗ ввёл в эксплуатацию новый прошивной станок


На международном ралли «Шелковый путь – 2025» представили новое моторное масло для мотоциклистов

В Москве росгвардейцы оказали помощь пострадавшей в ДТП мотоциклистке (видео)

В Подмосковье на видео попало, как школьник на питбайке разбился в жестком ДТП

Водитель Audi сбил трех пешеходов, переходивших дорогу на западе Москвы


Сигналы становятся всё громче. Переговоры - только ширма. Главное решится не в Стамбуле

Отношения с Трампом не сложились: Путин зол. Ультиматум США вышел боком

Путин отметил успех российских школьников на олимпиаде по физике.

У Путина есть роскошный подарок для Китая: США схватились за голову, узнав о нем


Обнаружен новый штамм коронавируса: он очень заразный и забирает голос

Депздрав Москвы оценил ситуацию с распространением нового штамма коронавируса

В Алтайском крае распространяется новый штамм коронавируса

Депздрав Москвы: новый штамм коронавируса "стратус" фиксируют в Москве с мая



Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.

Компания КИТ МЕД представляет революционный аппарат SONOQUEEN — первую в мире анатомическую HIFU-технологию для anti-age терапии в России

В Алтайском крае распространяется новый штамм коронавируса

Косметолог-эстетист Наталья Рябинова: как правильно использовать масло для губ


«Затрудняет путь в ЕС»: Урсула ждёт от Киева разъяснений по поводу ограничения полномочий НАБУ

Британский журналист: Зеленский - мелкий жулик и крыса, которому «недолго осталось» в этом мире

Мединский дал неожиданный ответ на предложение Киева о встрече Путина и Зеленского 


"Монсон о спортсменах, которые меняют гражданство в сложный период для России"

Делегация «ЛокоТех» посетила финал II чемпионата профессионалов ОАО «РЖД» в Екатеринбурге

"Атлетико" заключил соглашение с игроком национальной команды Словакии

Назначены судейские бригады на матчи 2-ого тура МИР РПЛ


Лукашенко с иронией отнесся к санкциям, запрещающим ему въезд в Эстонию

Лукашенко посоветовал не злить его и не допускать падежа в животноводстве

Лукашенко поделился мнением о самой идеальной профессии.

Лукашенко заявил, что в Белоруссии «на всякий случай» готовятся к войне


Сергей Собянин. Главное за день

Собянин: Около 10 тыс. москвичей начали переселение по реновации этим летом

Мэр Москвы: Улучшим транспортную доступность Южного и Северного Бутова

Сергей Собянин поздравил москвича — победителя международной олимпиады по физике


6 лет вместе. В Москве пройдет выставка, посвященная пандам Жуи и Диндин

Исследование выявило снижение инвестиций в экологически чистую энергетику США.

В центре внимания: CorpSoft24 вошел в рейтинг крупнейших ИТ-компаний России

Московские студенты начали исследовать влияние климатических изменений на сток рек Ямала


Юрист Хаминский раскрыл подробности продажи ТРК «Авиапарк»

Вучич выразил соболезнования из-за крушения Ан-24 в Амурской области

Суд над московской ячейкой «Фалуньгун»*: как опасная китайская секта попала в РФ

Росгвардейцы задержали дебошира, повредившего иномарку в Подмосковье


В Нарьян-Маре из-за холодов возобновили подачу отопления в дома

Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.

70 участников СВО в Архангельске показали мотивацию выше госслужащих — Цыбульский

Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки


Лавандовое поле горит в Симферопольском районе Крыма

Актуальная информация о задержке поездов в Крым и обратно

"Россия дала мне возможность быть счастливым": Джефф Монсон в Крыму

Поезда "Таврия" по-прежнему задерживаются из-за ЧП в Ростовской области


Сербия проинформировала Россию об обострении в Косове

Суд в Москве арестовал бывшего вице-губернатора Челябинской области Богашова

Мартинс: Не думаю, что в матче с «Балтикой» будет битва именно флангов атаки

Суд запретил выезд экс-владельцу "Домодедово" Каменщику по иску на $57,8 млн














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *