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新語(yǔ)言模型學(xué)會(huì)讀取“另類文本”

發(fā)布時(shí)間:2024-4-15來(lái)源:青島市科學(xué)技術(shù)局點(diǎn)擊:返回列表

科技日?qǐng)?bào)北京4月8日電 (記者張夢(mèng)然)最新發(fā)表在《自然·機(jī)器智能》上的一篇論文中,美國(guó)普林斯頓大學(xué)研究人員詳細(xì)介紹了一種語(yǔ)言模型,該模型可追蹤部分基因組序列并優(yōu)化這些序列,利用其語(yǔ)義表示能力來(lái)設(shè)計(jì)更有效的信使RNA(mRNA)疫苗。
 
新模型的代碼包含所有生命功能的指令?;蚪M中每個(gè)序列都遵循復(fù)雜的語(yǔ)法和句法,這些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了意義。正如改變幾個(gè)單詞可從根本上改變句子含義,生物序列的微小變化也可使序列編碼產(chǎn)生巨大差異。
 
科學(xué)家將遺傳信息的流動(dòng)總結(jié)為“生物學(xué)中心法則”:信息從DNA轉(zhuǎn)移到RNA再到蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)創(chuàng)造活細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。mRNA在最后一步(稱為翻譯)將信息轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)。mRNA只有一部分包含蛋白質(zhì)代碼,其余部分不進(jìn)行翻譯,但控制翻譯過程的重要方面。
 
控制蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率是mRNA疫苗發(fā)揮作用的關(guān)鍵機(jī)制。在對(duì)少數(shù)物種進(jìn)行模型訓(xùn)練后,研究人員生成了數(shù)百個(gè)新的優(yōu)化序列,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這些結(jié)果。最佳序列的性能優(yōu)于疫苗開發(fā)的多個(gè)領(lǐng)先基準(zhǔn),其中蛋白質(zhì)生產(chǎn)的整體效率提高了33%。
 
研究團(tuán)隊(duì)使用經(jīng)過訓(xùn)練的模型創(chuàng)建了包含211個(gè)新序列的庫(kù),每個(gè)都針對(duì)所需功能進(jìn)行了優(yōu)化,提高了翻譯效率。這些蛋白質(zhì),如新冠疫苗靶向的刺突蛋白,可驅(qū)動(dòng)針對(duì)傳染病的免疫反應(yīng)。
 
新模型是第一個(gè)專注于mRNA非翻譯區(qū)域的語(yǔ)言模型。研究人員表示,即使是少量提高蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率,也會(huì)對(duì)新興療法產(chǎn)生重大推動(dòng)作用。經(jīng)過對(duì)來(lái)自少數(shù)物種的mRNA的訓(xùn)練,它能解碼核苷酸序列并揭示有關(guān)基因調(diào)控的新知識(shí)。而基因調(diào)控是生命最基本的功能之一,是找到疾病和紊亂根源的關(guān)鍵。
 
【總編輯圈點(diǎn)】
 
我們喜歡問語(yǔ)言模型一大堆奇奇怪怪問題,把它當(dāng)成生活和工作的助手。然而,語(yǔ)言模型還能在制造疫苗中大顯身手。因?yàn)?,在生物世界,同樣有信息流?dòng),同樣有語(yǔ)言和語(yǔ)法。mRNA被稱為信使RNA,指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。不過,它只有一部分包含蛋白質(zhì)代碼,還有一部分則不翻譯。語(yǔ)言模型就瞄準(zhǔn)了這些未翻譯的部分,經(jīng)過訓(xùn)練,提高了蛋白質(zhì)生產(chǎn)的效率,有助于研發(fā)更好的mRNA疫苗。機(jī)器智能與生物智能結(jié)合,創(chuàng)造出了更有意思的產(chǎn)品。 

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