來源丨Pubmed 百度

北京時間5月2日凌晨，國際頂級學術期刊《Nature》正刊發表了百度與合作單位在生物計算領域的重磅突破性成果——《Algorithm for Optimized mRNA Design Improves Stability and Immunogenicity》，提出mRNA序列優化算法LinearDesign。

這是中國科技企業首次以第一完成單位的身份在《Nature》雜志發表論文。

鑒于論文對生物醫學領域的重要性，Nature雜志在正式排版之前先將預覽版快車道上線 (accelerated article preview)，這也是AI應用于mRNA領域的首篇CNS主刊論文。

mRNA疫苗被公認為是遏制COVID-19的可行工具， 但mRNA疫苗和藥物仍面臨一些挑戰。其中如何高效設計出穩定、成藥性更好的mRNA序列，是mRNA療法研究領域的難點之一。

百度運用自然語言處理中網格解析（Lattice Parsing）技術，對mRNA疫苗序列進行優化，提升疫苗穩定性和有效性。LinearDesign算法巧妙地將序列設計的海量計算簡化為自然語言處理中的經典問題，讓“大海撈針”變成了“按圖索驥”。

以新冠病毒Spike蛋白為例，若采用遍歷法尋找一條穩定序列，需要查看10的632次方個mRNA序列。假如由一臺超級計算機每秒計算一個序列，那么從宇宙誕生到現在的138億年，連潛在mRNA序列的億萬分之一都無法計算完畢，而LinearDesign算法則能在短短11分鐘之內找到最穩定的候選序列。

實驗數據證明，LinearDesign算法設計序列將有助于生物醫藥公司快速研發更有效的mRNA疫苗，縮短研發周期，降低研發成本。這一算法的有效性已經在新冠mRNA疫苗和帶狀皰疹mRNA疫苗兩種疫苗中得到驗證。與傳統基準相比，百度的設計顯著改善了體外 mRNA 半衰期和蛋白質表達，使體內抗體反應增強了高達 128 倍。

計算 RNA 生物學家戴夫·莫格 (Dave Mauger) 則認為，這種新方法“非常了不起”，他曾在美國Moderna 公司工作，一家 mRNA疫苗制造商。“計算效率確實令人印象深刻，而且比以往任何時候都更加復雜。”

截至目前，百度已打造完整的基于飛槳的生物計算平臺-螺旋槳PaddleHelix，涵蓋文心大模型-生物計算大模型，探索AI技術在小分子、蛋白/多肽、RNA等場景的應用。其中生物計算等大模型屬于百度文心大模型家族中的一員。

據了解，百度文心大模型形成了系統性的大模型技術體系，包括自然語言處理、視覺、跨模態、生物計算等，最近火爆的文心一言就是百度自主研發的知識增強大語言模型。文心一言通過百度智能云對外提供服務，為企業構建自己的模型和應用，未來醫療、工業、金融等重點領域效率將會大幅提升，快速形成新產業空間。