新冠疫情期間，mRNA疫苗以更高的安全性和有效性，以及更快的研發和生產速度被寄予厚望，成為各國生命科學領域的關鍵競爭點，也是百度研究院前瞻技術研究的重點方向。

雖然目前mRNA技術已被成功商業化，但全球的科研團隊仍面臨一個統一難題：mRNA疫苗普遍穩定性低，致使它非常“脆弱”，很容易因為降解而失效。mRNA的這種不穩定性給mRNA疫苗的存儲、運輸和免疫原性都帶來了挑戰。目前業內普遍認可的破解之道，就是設計出具有穩定結構且蛋白質翻譯效率高的mRNA序列。

雖然找到了解決路徑，但是要想破局并不容易。序列設計所需要的龐大的計算量，成為研發過程中最嚴峻的“攔路虎”。與新冠病毒刺突蛋白對應的mRNA，若采用最傳統的遍歷方法去尋找一條穩定的序列，需要查看10^632次方個mRNA序列。打個比方，假設一臺超級計算機每秒計算一個序列，在宇宙誕生到現在的138億年時間里，可能連潛在序列億萬分之一都無法搜索完成。面對如此龐大的搜索空間，必須要有全新的算法，才能在有限的時間內尋找到那條最穩定有效的疫苗序列。

百度研究院早在幾年前就預見了計算生物學和生物信息學的重要性，更是在 2018 年便開展了 RNA 二級結構領域的研究。基于在生物計算領域長期前瞻性的研究積累，百度研究院在疫情之初快速響應，在2020年4月成功推出LinearDesign mRNA序列優化算法。

與依靠窮舉法搜索穩定mRNA序列的思路不同，LinearDesign通過動態規劃算法，將序列穩定性和蛋白質翻譯效率指標進行聯合優化，可在10分鐘內找到比天然序列更加穩定且蛋白質表達水平更高的新冠mRNA疫苗序列，真正實現了在最短時間內用最高的效率得出最優化的方案。

近日，百度和行業領先的mRNA藥物公司斯微生物聯合，公布了mRNA疫苗序列設計算法LinearDesign的新冠病毒疫苗生物實驗結果：在穩定性、蛋白質表達水平以及免疫原性等多個衡量疫苗的重要指標上，LinearDesign設計的新冠疫苗序列均大幅優于傳統方法設計的基準序列，尤其在抗原中和抗體滴度這一衡量疫苗有效性的關鍵指標上，LinearDesign設計的序列最高超過基準序列達到20倍，表示LinearDesign設計的疫苗能夠有效產生免疫保護；其實際有效性和應用于生物制藥領域的巨大價值被充分驗證。

百度LinearDesign算法設計的七條疫苗序列（A-G）以及基準序列（H）等相關信息

百度LinearDesign算法從理論層面和生物學實驗層面得到有效性驗證，為將AI應用于生命科學探索出一條實際可行的道路。更可貴的是，這項技術具有廣泛的適用性，可用于包括傳染病疫苗、腫瘤疫苗、單抗等各種疫苗和藥物的研發，也進一步驗證了人工智能、生物計算技術在生命科學領域的實際應用價值。

以LinearDesign算法為代表的生物計算技術，將大大縮短新藥研發的周期、降低研發成本，并提高醫療診斷的準確性和效率，為全人類的生命健康保駕護航。