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新语言模型学会读取“另类文本”

来源:科技日报2024-04-09 17:13

  科技日报北京4月8日电(记者 张梦然)最新发表在《自然·机器智能》上的一篇论文中,美国普林斯顿大学研究人员详细介绍了一种语言模型,该模型可追踪部分基因组序列并优化这些序列,利用其语义表示能力来设计更有效的信使RNA(mRNA)疫苗。

  新模型的代码包含所有生命功能的指令。基因组中每个序列都遵循复杂的语法和句法,这些结构产生了意义。正如改变几个单词可从根本上改变句子含义,生物序列的微小变化也可使序列编码产生巨大差异。

  科学家将遗传信息的流动总结为“生物学中心法则”:信息从DNA转移到RNA再到蛋白质,蛋白质创造活细胞的结构和功能。mRNA在最后一步(称为翻译)将信息转化为蛋白质。mRNA只有一部分包含蛋白质代码,其余部分不进行翻译,但控制翻译过程的重要方面。

  控制蛋白质生产效率是mRNA疫苗发挥作用的关键机制。在对少数物种进行模型训练后,研究人员生成了数百个新的优化序列,并通过实验验证了这些结果。最佳序列的性能优于疫苗开发的多个领先基准,其中蛋白质生产的整体效率提高了33%。

  研究团队使用经过训练的模型创建了包含211个新序列的库,每个都针对所需功能进行了优化,提高了翻译效率。这些蛋白质,如新冠疫苗靶向的刺突蛋白,可驱动针对传染病的免疫反应。

  新模型是第一个专注于mRNA非翻译区域的语言模型。研究人员表示,即使是少量提高蛋白质生产效率,也会对新兴疗法产生重大推动作用。经过对来自少数物种的mRNA的训练,它能解码核苷酸序列并揭示有关基因调控的新知识。而基因调控是生命最基本的功能之一,是找到疾病和紊乱根源的关键。

[ 责编:刘昊 ]
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