近日，由百度美國研究院(Baidu Research USA)傑出科學家、奧勒岡州立大學(Oregon State University)計算機科學副教授黃亮領軍的團隊，發表一種名為 LinearDesign的演算法，在新冠mRNA疫苗設計上，只需11分鐘就能找到最佳刺突蛋白(spike protein)，並可優化結構穩定性和密碼子的使用(codon usage)，以提高mRNA疫苗的半衰期和蛋白質表現。相關研究已發表在《Nature》期刊。
 
由於mRNA分子具有不穩定且易於降解的特性，使mRNA疫苗在儲存和配送上出現障礙，然而同義密碼子(synonymous codon)的存在，在針對mRNA疫苗設計蛋白質序列，都因其候選者數量龐大而令人望而卻步，目前若是使用傳統mRNA設計方法，要提升mRNA結構的化學穩定性，仍有其困難。
 
有鑑於此，黃亮教授團隊，利用自然語言處理中網格解析(Lattice Parsing)技術，開發一種演算法，可在大量的候選者中找到最佳的mRNA，就像是在大量發音相似的語句找到最正確的句子。
 
目前透過LinearDesign開發的新冠疫苗，在小鼠實驗中已證實，具密碼子優化的疫苗，其產生的免疫原性(immunogenicity)，是密碼子優化基準的128倍，此結果證實透過有原則的mRNA設計，能實現提高疫苗穩定度和效能的目標，該疫苗正在中國進行臨床一期試驗。
 
據了解，由於此研究對mRNA療法開發具重要價值，該論文以Accelerated Article Preview (AAP)模式加速了論文發表，過去只有如AlphaGo、AlphaFold 2等顛覆性的AI研究論文，能以AAP形式快速上線。
 
此外，該研究中也有一亮點，即研究團隊除了大量使用乾式實驗之外，在濕式多項實驗中，為確認RNA完整性，黃亮團隊也用上台灣毛細管電泳開發廠光鼎生技開發的Qsep100毛細管電泳系統進行分析。
 
Qsep系列生物片段分析儀為光鼎自主開發，以毛細管電泳技術和專利光學模組為核心，開放式核心平台特性，可應用任何生物科技研究。
 
資料來源：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06127-z
 
(編譯/彭梓涵)