2023年5月2日，国际顶级学术期刊《Nature》正刊发表了百度与合作单位在生物计算领域的研究成果——《Algorithm for Optimized mRNA Design Improves Stability and Immunogenicity》，提出mRNA序列优化算法LinearDesign，即用AI优化设计更有效、更稳定的mRNA疫苗。这是中国科技企业首次以第一完成单位的身份在《Nature》杂志发表论文。鉴于论文对生物医学领域的重要性，Nature杂志在正式排版之前先将预览版快车道上线 (accelerated article preview)，这也是AI应用于mRNA领域的首篇CNS主刊论文。

概要如下：

mRNA疫苗被公认为是遏制COVID-19的可行工具， 但mRNA疫苗和药物仍面临一些挑战。其中如何高效设计出稳定、成药性更好的mRNA序列，是mRNA疗法研究领域的难点之一。

先前的研究表明，增加二级结构延长了mRNA的半衰期，与密码子优化相结合，能够进一步改善mRNA的蛋白表达。mRNA设计原则/算法（principled mRNA design）必须对其结构稳定性和密码子同时进行优化。然而，由于同义密码子，mRNA的设计空间非常大(例如，SARS-CoV-2刺突蛋白的候选序列约为10632个)，这带来了难以克服的计算挑战。

在这里，作者使用计算语言学中的经典概念，通过线形设计（LinearDesign）的算法工具优化mRNA的稳定性和密码子，以期寻找到最佳mRNA序列。后续动物研究证实了该方法的成果，如在COVID-19和水痘-带状疱疹病毒mRNA疫苗上，与传统密码子优化基准相比，线性设计显著提高了mRNA半衰期和蛋白质表达，并显著提高了抗体滴度，最高可达128倍。这一惊人的结果揭示了mRNA设计（principled mRNA design）的巨大潜力，并使探索以前无法实现但高度稳定和高效的设计成为可能。该研究不仅为疫苗，还为mRNA药物（编码治疗性蛋白，如单克隆抗体和抗癌药物）提供了一种及时和有前途的工具。