生成式人工智能设计平台GEMORNA有望革新mRNA治疗药物开发

8月28日，北京衡昱生物科技有限公司曹佶聪团队和美国麻省理工学院卢冠达副教授团队合作开发出全球首个由生成式人工智能算法驱动的mRNA设计平台GEMORNA，可显著提升设计出mRNA的翻译效能与稳定性。相关研究成果发表在《科学》期刊上。

提高mRNA的稳定性和翻译效率有助于设计更好的mRNA疫苗和药物。然而，目前仍然缺乏通用高效的mRNA设计方法。对此，研究团队首次将自然语言生成与mRNA序列生成类比结合，采用Transformer深度学习架构，建立了GEMORNA设计平台，实现了对全序列mRNA（包括mRNA编码序列和非翻译区）的直接生成。GEMORNA能够从覆盖数百万条RNA序列、跨越数十亿年进化历程的mRNA序列数据中学习并提炼隐式规律，设计出具有增强表达和稳定性的新型mRNA。与体外优化的基准相比，GEMORNA设计的全长mRNA在萤火虫荧光素酶表达量上增加了41倍。在治疗性mRNA应用中，GEMORNA设计的人体红细胞生成素的表达量提升最高可达15倍，并且在小鼠模型中能有效诱导更高滴度的COVID-19疫苗抗体。此外，基于GEMORNA的设计方法不仅适用于线性mRNA，也可扩展至环状RNA，可显著增强环状人体红细胞生成素表达，并在CAR-T细胞中提升抗肿瘤细胞毒性。该研究突破了传统mRNA设计的局限性，通过人工智能驱动的序列优化实现了翻译效率和稳定性的双重飞跃，为mRNA疫苗和药物开发提供了一条全新的技术路径。