新冠疫情期间，美国高级计划研究局（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）与美国国防部、多个美国政府机构以及其他学术和行业合作伙伴密切合作，为应对COVID-19大流行提供技术和科学解决方案。本文重点介绍了该机构针对抗击COVID-19的医学对策（MedicalCountermeasure，MCM）的相关研究项目进展。
一、加速分析发现计划（AcceleratedMolecularDiscovery，AMD）
年10月，DARPA启动了AMD计划，该计划旨在开发新的、基于AI系统的方法，以加快高性能分子的发现和优化步伐。AMD的最终目标是加快特定属性的新分子的设计、验证和优化时间，通过开发人工智能工具、模型和实验系统，以实现分子的自主设计，从而快速满足国防部的需求。AMD项目的参研方将开发工具、模型和实验能力，以快速设计、验证和优化分子。政府方将评估参研方的研究进展，并测试他们具备能够事变新分子的能力，这些新分子带有与明确国防应用需求相关的特定功能组合。
目前，AMD的工作人员正在与美国沃尔特里德陆军研究所(WalterReedArmyInstituteofResearch，WRAIR)合作，应用人工智能(AI)技术，加速发现对抗SARS-CoV-2的药物。在这个项目中，国家转化科学发展中心(NationalCenterforAdvancingTranslationalSciences，NCATS)和WRAIR为麻省理工学院和斯坦福研究所提供了医学化学的专业知识，也开展了人工智能预测的体外实验，以验证并沟通模型预测结果。麻省理工学院的研究人员正致力于开发新的人工智能算法，专门解决研究新病毒时固有的数据稀缺问题，并希望在未来应用这些技术来快速筛选确定协同联合疗法。近日已发表了相关研究成果，介绍了模型训练结果，以及化合物对新冠病毒的抗病毒活性，同时也介绍了如何开发机器学习工具来帮助识别对新冠治疗有效的化合物分子。除了通过数据进行深度知识学习外，AMD研究人员还整合了化学家的专业知识，通过使用机器学习模型来识别病毒抑制剂，以发现现有疗法的类似物。
二、MakeIT计划
年，DARPA启动了MakeIT计划。在传统的试错法研究过程中，现有的分子设计与生产方法主要依靠专家的直觉，一位经验丰富的研究化学家可能需要花费几十个小时设计新型分子合成路径，同时花费几个月对合成法进行试验与优化。该项目的目的是开发基于机器学习和专家编码规则的软件工具，推荐成本、时间、安全或减少浪费方面得到优化的合成路径。此外，该项目还将开发自动化设备，以根据软件生成的配方来统一重复地生产所需化学制品，可确保再现性符合严格标准。因为这些路径基于软件的指令形成，因此所有Make-It合成设备应该每次都可精确地生产相同的化学制品。
目前，该项目所支持的麻省理工学院及按需制药公司（OnDemandPharmaceuticals，ODP）已建立一套灵活的药物制造能力，用于大规模、有弹性的重要药物生产。ODP专注于精细化学试剂和活性药物成分(API)的生产，在项目的支持下已为美军成功研发了适用于战场的小型化学药品生产设备，并已开发了多款商用药品制造设备，未来可用于缓解新冠疫情等突发事件对美国药品供应链特别是原料药供应产生的影响，避免临床救治必需药品短缺。
该项目还支持了斯坦福国际研究院（SRIInternational），该院研究人员正在开发一种方法，使基于多个步骤生产流的药物生产过程压缩到仅有简单步骤的规模生产。弗吉尼亚联邦大学正在构建分析和优化美国化学成分生产的工具，以便在需要的时候能够快速通过现有工艺在本土生产关键API。
三、等位基因和反应元素预先表达计划（PReemptiveExpressionofProtectiveAllelesandResponseElements，PREPARE)
年6月，DARPA启动了PREPARE计划，旨在识别针对病原体威胁的先天宿主遗传防御，并开发出新颖的医学对策（MCM），这些对策可以快速激活和调节这些基因以增强保护作用，但不改变基础遗传代码。DARPA设想的可编程，基因调节的MCM旨在为各种威胁提供及时而强大的保护。在PREPARE计划中，研究团队将通过解决四个主要威胁领域来证明概念验证：流感，阿片类药物过量，有机磷酸盐中毒和暴露于伽玛射线。为了实现这些目标，PREPARE计划正在利用投资开发基于CRISPR的抗病毒药物，这些抗病毒药物可以直接中和或“切碎”SARS-CoV-2病毒基因组。当前，研究人员还在探索如何将这些抗病毒药物通过最简单有效的方法传递到人体组织和器官。基于CRISPR的抗病毒药物研发技术提供了一种平台，该平台能够快速地重新编辑抗病毒药物，仅基于病原体序列就能战胜突发的病毒威胁。该项目资助的佐治亚理工学院研究人员已通过研究证明，在体外感染新冠病毒后，CRISPRRNAs可以直接中和新冠病毒，并完全消除病毒入侵引起的细胞病变效应或宿主细胞结构变化。而斯坦福大学的研究者在《细胞》上发表了一项研究，该研究报告了其团队如何设计出一组6个CRISPRRNA，能够针对剪切90%以上的冠状病毒。
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