AI「黑科技」真的改变生活了：百度联合研发mRNA疫苗优化工具，AI让疫苗效力提升128倍！

自去年底ChatGPT发布以来，智能ai技术又引起了一波热潮，谷歌的bard、微软的new bing等聊天ai机器人也相继发布。相比之下，百度的文心一言显得就弱了一些。

但在另一个方向，百度却利用ai技术取得了个令人震惊的成果。

近日，百度联合上海斯微生物、美国罗切斯特大学，使用ai技术开发了mRNA疫苗优化工具LinearDesign^[1]。目前，LinearDesign已经对一种新冠mRNA疫苗进行了优化，优化后的疫苗效力相较优化前提高了128倍，室温稳定性提高4倍。

将来，这一技术还有可能用于癌症的预防和治疗当中。

都说战争是科学的最大推动力，三年的抗疫“战争”也确实推动了医学的发展，其中最大的一项进步当属mRNA疫苗。

mRNA疫苗的概念其实诞生的很早，2000年就有人通过注射mRNA引起了小鼠的免疫反应^[2]。但出于对安全性的担忧，mRNA疫苗一直没用到人身上，直到疫情来临。而现在，mRNA疫苗的研究已经遍地开花，就连“癌中之王”胰腺癌，都有望被mRNA疫苗拿下^[3]。

但是，mRNA作为一个单链的核酸，稳定性不太好。这一方面导致mRNA疫苗需要全程冷链运输，另一方面也会使得mRNA疫苗在体内表达的目标蛋白产量不足，影响免疫效果。而如果能让mRNA长链中不同的区段相互配对，形成更多的“发卡”状二级结构，则有利于提升mRNA疫苗的稳定性和免疫效果^[4]。

优化后的mRNA疫苗能与自身配对形成双链的片段更多

LinearDesign就是基于这一原理，通过ai算法优化mRNA疫苗序列，使其能形成更多的二级结构，同时兼顾密码子的优效性。

研究人员使用LinearDesign对斯微生物的新冠mRNA疫苗SW-BIC-213进行了优化。优化后的疫苗：

● 在37度，含有10mM镁离子的缓冲液中，半衰期从3.9小时延长到20.0小时；

● 在体外细胞中诱导的目标蛋白表达量最高可达原版的2.9倍；

● 在小鼠中诱导的spike蛋白抗体滴度最高可达原版的128倍，中和抗体滴度最高可达原版的20倍。

经LinearDesign优化的7个mRNA疫苗版本（A~G）和原版（H）产生的spike抗体滴度

除此以外，法国制药巨头赛诺菲自2021年起，就开始在自己的实验性mRNA产品中使用LinearDesign。目前，研究负责人David H. Mathews和Huang Liang已经创立新公司Coderna.ai，进一步开发LinearDesign。

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参考文献：

[1]. Zhang H, Zhang L, Lin A, et al. Algorithm for optimized mRNA design improves stability and immunogenicity[J]. Nature, 2023: 1-3.

[2]. Hoerr I, Obst R, Rammensee H G, et al. In vivo application of RNA leads to induction of specific cytotoxic T lymphocytes and antibodies[J]. European journal of immunology, 2000, 30(1): 1-7.

[3]. Rojas L A, Sethna Z, Soares K C, et al. Personalized RNA neoantigen vaccines stimulate T cells in pancreatic cancer[J]. Nature, 2023: 1-7.

[4]. Mauger D M, Cabral B J, Presnyak V, et al. mRNA structure regulates protein expression through changes in functional half-life[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019, 116(48): 24075-24083.