百度研究院mRNA演算法登《Nature》! 新冠疫苗免疫原性增128倍

撰文記者 彭梓涵
日期2023-12-07
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(圖片來源:網路)
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)