百度生物计算再进一程!近日,百度和行业领先的mRNA药物公司斯微生物联合宣布,百度mRNA疫苗序列设计算法LinearDesign完成在新冠病毒mRNA疫苗分子设计上的生物学验证。实验结果显示,在稳定性、蛋白质表达水平及免疫原性等关键指标上,LinearDesign设计的疫苗大幅优于传统方法的设计(基准序列),充分证明LinearDesign算法的实用性、有效性和其应用于生物制药领域的巨大商业价值。

百度研究院早在几年前即预见到计算生物学和生物信息学的重要性,并于 2018 年前瞻性地开展了RNA二级结构领域的研究。2020年初在新冠疫情全球流行时,百度研究院更是敏锐洞察到,mRNA疫苗由于具有生产周期快、无生物源性风险的优点,将成为疫情防控的重要武器。但mRNA分子的稳定性不足、容易被水解的问题也成为mRNA疫苗研发过程中的巨大阻碍。mRNA的这种不稳定性给mRNA疫苗的存储、运输和免疫原性都带来了挑战。这些问题的解决与mRNA疫苗序列的设计息息相关。

基于在生物计算领域长期的、前瞻性的研究积累,百度研究院自2020年初开始,历经数月,成功研发出LinearDesign mRNA序列优化算法,并于2020年4月正式对外发布。计算机模拟结果显示,LinearDesign能够有效提高mRNA疫苗序列的稳定性和蛋白质翻译效率。特别的,针对新冠病毒刺突蛋白mRNA疫苗,LinearDesign可在短短10分钟即完成序列设计。

为了进一步验证LinearDesign算法的实际有效性,百度联合斯微生物进行了一系列实验研究,后者是国际领先、国内首家专注于mRNA疫苗和药物研发的创新型企业,也是将mRNA药物、创新性高端纳米制剂平台及产业化技术带入中国的企业。本次实验研究基于LinearDesign算法设计的七条编码新冠病毒刺突蛋白的mRNA疫苗序列,对这些mRNA分子的稳定性、编码蛋白表达水平以及动物免疫原性等方面开展了深入研究,并与用传统方法设计的基准mRNA序列进行了头对头的对比。

百度LinearDesign算法生物实验指标均优于标准算法

百度LinearDesign算法设计的七条疫苗序列(A-G)以及基准序列(H)等相关信息

实验研究结果显示,由LinearDesign设计的mRNA分子,其结构紧密度、溶液中稳定性、蛋白质表达水平及动物免疫原性均超过用传统方法设计的mRNA分子。尤其是抗原中和抗体滴度指标上,LinearDesign设计的分子最高超过基准分子的20倍(备注:中和抗体滴度是衡量疫苗有效性最重要的指标之一,抗体滴度高表明疫苗能够有效产生免疫保护)。除此之外,在结合抗体指标上,LinearDesign设计的分子最高超过基准分子的23倍,T细胞反应最高提升了近6倍。这些实验数据充分验证了LinearDesign算法的实际有效性及在药物研发上的潜力。

除了应用于新冠病毒mRNA疫苗的研发,LinearDesign算法还能用于传染病疫苗、肿瘤疫苗、单抗药物等各种疫苗和药物的研发,是生物医药行业迫切需要的关键技术,具备极高的科研和商业价值。

百度LinearDesign算法的成功,也进一步验证了AI+制药的价值。AI算法与生物制药领域的深度结合,将药物发现的“大海捞针”变成“按图索骥”,这将为全人类的生命健康保驾护航。

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