MIT 的一个团队用 AI 算法调出了一种新的 RNA 疫苗配方,让包裹 RNA 的脂质纳米颗粒(LNP)在高温下也不散架。按 MIT 9 月 28 日的通稿,新配方的疫苗在室温下可以保存一年,在约 37 摄氏度(98 华氏度)下能放两个月。论文发表在 Nature Biotechnology。
现有的 mRNA 疫苗大多要在零下 20 到零下 80 摄氏度之间冷冻保存,运输和仓储都离不开冷链。这是新冠疫苗在低收入国家铺开慢的一个直接原因,也是这项研究拿到盖茨基金会资助的背景。
算法做了什么
研究由 MIT 科赫综合癌症研究所的首席研究员 Ana Jaklenec 和 Robert Langer 教授带队,参与的还有博士生 Jinbi Tian 和博士后 Khanh Tran。算法部分来自 MIT 计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的助理教授 Mina Konaković Luković。
流程分几步。团队先从近 50 种已获 FDA 批准的成分里,逐个测量它们对 RNA 的稳定作用,挑出效果最好的 5 种。难点在于这 5 种按什么比例混合:组合空间太大,靠人一个个试要花几个月。算法根据已有的少量实验结果预测下一批最可能有效的配比,实验室做完再把结果喂回去,一轮一轮收敛。整个过程几周就完成了。
Jaklenec 说:
“The real beauty of this algorithm is that we can use it with small data sets.” 这个算法妙在小数据集也能用。
Luković 则提到,算法这么快就收敛到一个稳定配方,出乎团队预料。
为什么小数据是重点
生物实验的数据贵,一轮配方测试要合成、储存、检测,动辄几天,很难攒出深度学习需要的规模。过去一两年里 AI 进实验室的新闻,多数是蛋白质结构、分子生成这类有大型公共数据库打底的方向。制剂配方这种每家实验室数据都很少的环节,更适合”主动学习”式的小样本优化:模型只负责建议下一步做哪个实验,判断全靠真实测量。
这次选的 5 种成分都在 FDA 已批准清单里,也有现实考量。换成全新的化学物质,安全性审评要从头来;沿用已批准辅料,后续走向临床的路径会短一些。
离临床还有多远
目前的免疫原性数据来自小鼠,研究团队称免疫反应与 Moderna 原始配方相当。人体里的效果、大规模生产时的批间稳定性、监管机构认不认室温储存的标签,通稿里都没有涉及,也还没有企业宣布接手做临床。
对中国读者,这项研究的参照对象很具体。国内已上市或在研的 mRNA 疫苗同样依赖冷链,西部和偏远地区的配送成本一直是难题。如果室温稳定的 LNP 配方能在人体试验里站住,受影响最大的会是疫苗的物流和基层接种环节,而非实验室本身。论文用到的方法并不复杂,国内做递送系统的团队拿同样思路去筛自家辅料,门槛不高。
参考来源:CocoLoop、MIT News、Nature Biotechnology 论文信息;核验对象为储存温度与时长、候选成分数量、研究人员署名及资助方。