当mRNA遇上AI——百度研发出mRNA疫苗抗体水平提高128倍!

前几天百度宣布开发出一种新的人工智能算法,称可以在几分钟内计算出稳定高效的 mRNA新冠疫苗序列,可以使人类更有效、更稳定地注射疫苗。

百度的论文已经登上了顶级医学期刊《 Nature 》,论文名称叫做《 Algorithm for Optimized mRNA Design Improves Stability and Immunogenicity 》

这种算法名叫LinearDesign ,可以开发出多种用于预防和治疗的疫苗,包括癌症药物和单克隆抗体。

百度称他们的新冠疫苗在小鼠体内实现了高达 128 倍的抗体反应,并且它有可能在更高的温度下保存。(复必泰和莫纳德的mRNA疫苗需要超低温保存)

百度的科学家们表示,与现有的方法相比,使用该算法开发的疫苗在相同剂量下可能会提供更好的保护——或者在较小剂量下提供相似的保护且副作用更少。

研究人员还利用该算法为水痘带状疱疹病毒制造了一种 mRNA 疫苗,以降低带状疱疹的风险,报告中说,与使用现有方法开发的疫苗相比,稳定性提高了六倍,抗体反应提高了八倍。

百度的技术原理是什么?

mRNA 疫苗的原理是教会人类细胞产生特定的蛋白质,从而触发针对疾病的免疫反应。

mRNA 疫苗已在全球范围内被证明对新冠病毒非常有效,但目前在化学结构上不太稳定,必须使用冷链运输和储存,这使得在发展中国家难以普及。

RNA由碱基和二级结构组成,根据美国Moderna公司的最新论文,RNA序列的二级结构数量越多,其基因序列就越稳定,并且蛋白质翻译效率越高,Moderna正在尝试在10的632次中找到最稳定的mRNA序列。

10的632次方是什么概念呢?假设一台超级计算机一秒计算一个mRNA结构,那么从宇宙形成开始计算到现在,计算140亿年,最多也只能计算到亿万分之一。

当mRNA遇上AI——百度研发出mRNA疫苗抗体水平提高128倍!

为了找出更稳定的序列,百度团队借鉴了自然语言处理的技术来开发他们。

举个例子:qing、bao、ju三个拼音,有情报局,晴包距,菊具距,宝宝聚等多种排列组合

AI技术可以根据逻辑和语法,判断出哪一个是正确的,而mRNA的世界里也有自己的”经验规则”,比如某中组合会形成什么的功能。

百度研究者认为,AI技术和 mRNA序列计算的本质上是相同的,使用该算法,该团队创建了一个代表所有候选 mRNA 的图表,然后应用语言学技术来识别出最佳的 mRNA 序列,

百度的科学家称,该算法只用了 11 分钟就找到了最佳序列——如果使用其他方法,这项任务可能需要数十亿年才能完成。

“如果没有这种人工智能算法,高度稳定序列的区域将无法进入,”百度研究院软件工程师张鹤表示。“我们建立了一座意想不到的桥梁,将两个乍一看没有明显相似之处的研究领域联系起来。

“希望有更多的人工智能技术应用于生物医学研究,支持人类在生命科学领域的探索。”

研究团队包括来自美国百度研究院、俄勒冈州立大学、罗切斯特大学医学中心、加利福尼亚初创公司 Coderna.ai 以及上海生物技术初创公司 Stemirna Therapeutics 的科学家。

mRNA与AI的故事刚刚开始

mRNA发现于60余年前,从2021年起开始蓬勃发展,现在又赶上AI井喷的时代,如虎添翼,希望人类健康更上一个台阶。

2021年11月,百度与赛诺菲达成一项合作协议,百度将优化 mRNA 序列的算法,然后将LinearDesign 授权给赛诺菲,用于 mRNA 疫苗和其他治疗产品设计,只要使用该算法开发的产品进入临床试验百度就可以收到首付款,这是百度首次与国际大药厂合作。

2023年1月,mRNA领头羊BioNtech宣布以5.62亿欧元收购英国人工智能InstaDeep,BioNtech在2019年就开始涉足AI,联合InstaDeep开发一系列癌症和传染病新药。此次收购不仅为BioNtech增加240算法专业人才,并且将进一步扩大其在AI制药领域的全球研究合作者网络,BioNtech将新冠疫苗的收益,用于AI将开发下一代免疫疗法及mRNA癌症疫苗。

2023年4月,mRNA巨头Moderna宣布与IBM签约,Moderna的科学家被授权访问IBM的量子计算系统。根据协议,Moderna还可以使用IBM的人工智能模型MoLFormer,根据训练过的数据创建新内容的算法,两家公司表示,Moderna将使用IBM的模型来了解“潜在mRNA药物的特征”,并设计一类新的疫苗和疗法。

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