以下文章經許可轉載自The Conversation，這是一個報道最新研究的線上出版物。
正如比爾·蓋茨所見，我們人類面臨三個主要威脅：核戰爭、氣候變化和下一次全球大流行。
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在今年早些時候的慕尼黑安全會議上談到大流行病準備時，蓋茨提醒我們，“近期歷史上沒有發生致命的全球大流行這一事實不應被誤解為未來不會發生致命的大流行病的證據。”
蓋茨說，如果我們想為最壞的情況做好準備，“首先也是最重要的是，我們必須建立一個由新武器——疫苗、藥物和診斷工具組成的庫。”
一些科學家現在正在使用計算機來做到這一點。
超越免疫系統
儘管有流感疫苗，但世界衛生組織報告稱，季節性流感每年仍導致全球數百萬例嚴重疾病和多達50萬人死亡。每年流感疫苗的部分功效，加上較長的生產時間和有限的全球供應，表明仍然需要新的抗流感方法。
而這僅僅是季節性流感。像1918年西班牙流感那樣具有毀滅性的大流行性流感，可能在一年內再次導致數千萬人死亡。
抗體是免疫系統的天然組成部分，是抵抗病毒戰爭中的前線戰士。抗體的工作是識別並物理吸附諸如流感之類的外來入侵者。人類抗體是二價的，這意味著它們有兩隻手可以抓住目標。
在顯微鏡下，流感看起來像一個帶有尖刺的小球。它使用其一些表面尖刺來侵入人類細胞。透過用一隻或兩隻手緊緊抓住這些尖刺，抗體可以阻止流感病毒顆粒感染人類細胞。但是，每年快速進化的流感都會在其尖刺蛋白中出現突變，導致我們抗體的黏手不再識別病毒。
研究人員長期以來一直在尋求通用流感疫苗——一種不需要每年重新接種的疫苗。生產通用疫苗的努力往往涉及注射非感染性流感類似物，希望它能啟動免疫系統，對它接下來看到的任何真正的流感毒株發起適當的攻擊。儘管取得了一些進展，但研究人員尚未能夠誘導免疫系統防禦所有流感毒株，全球大流行的威脅仍然存在。
擊敗流感的軟體
計算蛋白質設計提供了另一種方法。計算機建模現在可以幫助快速建立定製的抗病毒蛋白，從而關閉致命的病毒，而不是依賴免疫系統來產生能夠關閉像流感這樣的病毒的抗體蛋白。
與疫苗不同，這類藥物可以用於治療現有感染，也可以在暴露前幾天給予以預防感染。而且，由於這些設計蛋白質獨立於免疫系統工作，因此它們的效力不取決於是否擁有完整的免疫系統——這是一個有用的特性，因為那些免疫系統較弱的人感染病毒的風險很高。
計算機生成的抗病毒蛋白的工作方式與我們免疫系統中的某些天然蛋白質相同。透過具有與目標化學互補的表面，抗病毒蛋白可以緊緊地附著在特定的病毒上。如果蛋白質以恰當的方式附著在病毒上，則可以物理阻止病毒的移動方式，最終阻止感染。
透過在計算機上設計抗病毒蛋白，在實驗室中構建它，然後將其施用到體內，您可以有效地數字化免疫系統的一部分。
2016年，計算機生成的蛋白質在預防感染流感的小鼠死亡方面被證明比奧司他韋（達菲）更有效。鼻內給藥一劑設計蛋白質比10劑達菲更有效，達菲是世衛組織因其抗流感活性而認為的“基本藥物”。更重要的是，這些新的計算機生成的抗流感蛋白質可以保護小鼠免受多種流感毒株的侵害。將這些有希望的結果轉化為 FDA 批准的藥物的努力正在進行中。
在《自然生物技術》雜誌上剛剛發表的一篇論文中，華盛頓大學蛋白質設計研究所的科學家們更進一步，展示了一種新的關閉流感的方法：他們使用計算機建模構建了一種全新的具有三隻黏手的抗病毒蛋白。
為什麼是三隻？事實證明，許多致命的包膜病毒——如流感、埃博拉和艾滋病——都是由三個對稱部分構建其尖刺蛋白的。
具有三個適當間隔的手的單一抗病毒藥物應該能夠對稱地抓住尖刺蛋白的每個部分，從而導致更緊密的結合和整體更好的抗病毒活性。這種幾何壯舉超出了人類免疫系統自然能做到的範圍。
設計策略奏效了。最好的三手蛋白質，稱為 Tri-HSB.1C，能夠緊密結合多種流感毒株。當給予小鼠時，它還可以完全保護小鼠免受致命的流感感染，且體重減輕程度極小——體重減輕是通常用於診斷小鼠流感嚴重程度的指標。研究人員現在正在將相同的工具應用於埃博拉病毒的尖刺蛋白。
這項新技術獲得批准用於人類，針對任何病毒還需要很多年。但我們可能不必等待太久就能看到一些挽救生命的益處。
病毒診斷
透過用三手流感結合劑塗覆一條紙條並在頂部施加流感樣品，同一團隊能夠檢測到即使濃度非常低的病毒表面蛋白的存在。這種概念驗證檢測系統可以轉化為一種可靠且經濟實惠的現場診斷工具，透過檢測唾液或血液中的病毒來檢測各種病毒。像妊娠試驗一樣，測試條上的條帶可以指示流感。或者埃博拉。或者下一次迅速蔓延的全球大流行。
在2015年寫給《新英格蘭醫學雜誌》的關於從西非埃博拉疫情中吸取的教訓的信中，比爾·蓋茨將全球社會缺乏準備描述為“全球性失敗”。
蓋茨說，“也許從悲慘的埃博拉疫情中唯一的好訊息是，它可能會起到警鐘的作用。”（比爾和梅琳達·蓋茨基金會資助華盛頓大學的蛋白質設計工作。）
當像1918年西班牙流感那樣的全球病毒大流行再次發生時，生物型別的抗病毒軟體可能會在挽救數百萬人的生命方面發揮重要作用。
本文最初發表在The Conversation。閱讀原文。