Μια ομάδα ερευνητών από την Baidu Research ανέπτυξε έναν αλγόριθμο τεχνητής νοημοσύνης που μπορεί να σχεδιάσει γρήγορα εξαιρετικά σταθερές αλληλουχίες εμβολίου mRNA που προηγουμένως ήταν ανέφικτες. Ο αλγόριθμος, που ονομάζεται «LinearDesign», μπορεί να επιτύχει 128 φορές αύξηση στην αποτελεσματικότητα του εμβολίου κατά του κορωνοϊού.
Αυτή η έρευνα, μπορεί να εφαρμόσει την τεχνολογία mRNA που κωδικοποιεί ένα ευρύτερο φάσμα θεραπευτικών πρωτεϊνών με πολλά υποσχόμενες ευρείες εφαρμογές και εκτεταμένο αντίκτυπο.
Το mRNA έχει αναδειχθεί ως μια επαναστατική τεχνολογία, για την ανάπτυξη εμβολίων και πιθανών θεραπειών κατά του καρκίνου και άλλων ασθενειών.
Λειτουργώντας ως ζωτικός αγγελιοφόρος που μεταφέρει γενετικές οδηγίες από το DNA στον μηχανισμό παραγωγής πρωτεϊνών του κυττάρου, το mRNA επιτρέπει τη δημιουργία ειδικών πρωτεϊνών για διάφορες λειτουργίες στο ανθρώπινο σώμα. Με πολλά πλεονεκτήματα στην ασφάλεια, την αποτελεσματικότητα και την παραγωγή, το mRNA υιοθετήθηκε γρήγορα στη διαδικασία ανάπτυξης του εμβολίου COVID-19.
Ωστόσο, η φυσική αστάθεια του mRNA οδηγεί σε ανεπαρκή έκφραση πρωτεΐνης που αποδυναμώνει την ικανότητα του εμβολίου να διεγείρει ισχυρές ανοσολογικές αποκρίσεις. Αυτή η αστάθεια θέτει επίσης προκλήσεις για την αποθήκευση και τη μεταφορά εμβολίων mRNA, ειδικά σε αναπτυσσόμενες χώρες όπου οι πόροι είναι συχνά περιορισμένοι.
Προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι η βελτιστοποίηση της σταθερότητας της δευτερογενούς δομής του mRNA, όταν συνδυάζεται με βέλτιστα κωδικόνια, οδηγεί σε βελτιωμένη έκφραση πρωτεΐνης. Η πρόκληση έγκειται στο χώρο σχεδιασμού του mRNA, ο οποίος είναι ανεξάντλητος λόγω των συνώνυμων κωδικονίων.
Για παράδειγμα, υπάρχουν περίπου 10632 mRNA που μπορούν να μεταφραστούν στην ίδια πρωτεΐνη Spike SARS-CoV-2, παρουσιάζοντας ανυπέρβλητες προκλήσεις για προηγούμενες μεθόδους.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική στην επεξεργασία της γλώσσας που ονομάζεται ανάλυση πλέγματος, η οποία αναπαριστά πιθανές συνδέσεις λέξεων σε ένα γράφημα πλέγματος και επιλέγει την πιο εύλογη λύση. Ομοίως, δημιούργησαν ένα γράφημα που αναπαριστά συμπαγή όλα τα υποψήφια mRNA, χρησιμοποιώντας ντετερμινιστικό αυτόματο πεπερασμένων καταστάσεων (DFA).
Εφαρμόζοντας την ανάλυση πλέγματος, η εύρεση του βέλτιστου mRNA είναι παρόμοια με τον εντοπισμό της πιο πιθανής πρότασης μεταξύ μιας σειράς εναλλακτικών λύσεων.
Χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση, το «LinearDesign» χρειάζεται μόλις 11 λεπτά για να δημιουργήσει την πιο σταθερή αλληλουχία mRNA που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη Spike.
Τα εμβόλια που σχεδιάστηκαν μέσω της μεθόδου αυτής, μπορεί να προσφέρουν καλύτερη προστασία, με την ίδια δόση και ενδεχομένως να παρέχουν ίση προστασία με μικρότερη δόση, οδηγώντας σε λιγότερες παρενέργειες. Αυτό θα μειώσει σημαντικά το κόστος έρευνας και ανάπτυξης εμβολίων για τις βιοφαρμακευτικές εταιρείες, βελτιώνοντας παράλληλα τα αποτελέσματα.
Προχωρώντας προς το μέλλον, η Baidu θα συνεχίσει να ερευνά εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης στις βιοεπιστήμες, διευρύνοντας το εύρος και το βάθος της τεχνολογίας χωρίς αποκλεισμούς και προασπίζοντας την υγεία και την ευημερία όλης της ανθρωπότητας.
