深度生成模型设计具有增强翻译能力和稳定性的 mRNA 序列

尽管 mRNA COVID-19 疫苗取得了成功，但将该疗法扩展到更多疾病仍需要大幅提升性能。我们提出了 GEMORNA，这是一种生成式 RNA 模型，利用专为 mRNA 编码序列 (CDS) 和非翻译区 (UTR) 量身定制的 Transformer 架构，以设计具有更高表达量和稳定性的新型 mRNA。在体外实验中，与优化基准相比，GEMORNA 设计的全长 mRNA 的萤火虫荧光素酶表达量提高了多达 41 倍。GEMORNA 生成的治疗性 mRNA 使人红细胞生成素 (EPO) 表达量提高了多达 15 倍，并在小鼠体内显著诱导了 COVID 疫苗的抗体滴度。此外，GEMORNA 的多功能性还扩展至环状 RNA，大幅增强了环状 EPO 表达并提升了 CAR-T 细胞的抗肿瘤细胞毒性。这些进展凸显了深度生成式 AI 在 mRNA 治疗领域的巨大潜力。