AI算法为RNA疫苗打造耐热“铠甲”:室温存放一年仍稳定

AI入场:为RNA疫苗寻找耐热配方

RNA疫苗在新冠疫情期间证明了自身价值。如今,科学家正研发针对癌症等更多疾病的RNA疫苗。然而,RNA分子极其娇弱,需要脂质纳米颗粒将它稳住,护其在进入细胞时免遭降解。同时,疫苗通常还要在-80℃至-20℃下冷藏。如此严苛的冷链要求,让疫苗难以抵达缺乏冷藏设施的地区,也成为全球健康覆盖的一道现实门槛。

在这一背景下,美国麻省理工学院研究人员在人工智能算法助力下,调整了常用于递送mRNA疫苗的脂质纳米颗粒配方,为RNA疫苗披上一层耐热“铠甲”。经此改良,疫苗在室温下存放一年,仍能保持稳定。相关论文发表于新一期《自然·生物技术》杂志。新方法不仅能让疫苗运得更远、覆盖更广,也有助科学家研发新型疫苗。

从技术路线看,这项工作把AI用于配方筛选与材料组合优化。传统疫苗佐剂和递送材料研发往往依赖大量试错,周期长、成本高。AI算法的介入,使研究人员能够在庞大候选空间中更快锁定潜在方案,为RNA疫苗的稳定性问题提供新的解题思路。

关键细节:算法筛选辅料,耐热数据如何

为造出更能稳住RNA疫苗的脂质纳米颗粒,团队开发出一种算法,并分析了近50种获美国食品和药物管理局批准的赋形剂。赋形剂也称药用辅料,是制剂中除活性成分外的非活性物质,主要起载体、稀释等作用。最终,团队筛选出最适合的赋形剂,并利用新配方制造出脂质纳米颗粒。

为检验新配方的耐热性,团队用这些颗粒包裹新冠mRNA抗原,再经真空干燥脱水。随后,颗粒在37℃环境下存放两个月,或在室温下存放一年。长期储存后,接种这种脂质纳米颗粒疫苗的小鼠,免疫反应与接种莫德纳原始配方疫苗的小鼠相当。这意味着,新配方在动物实验中初步展现出与现有成熟疫苗相近的免疫效果。

团队还用这种耐热配方制成固体微针贴片,可递送新冠病毒抗原。这些贴片激发的免疫反应,与注射型RNA疫苗相似。微针贴片如果未来走向应用,可能带来更便捷的接种方式,减少对专业注射人员和超低温储运的依赖。

意义与展望:不止疫苗,还有递送平台

这项研究的价值,首先体现在疫苗可及性上。RNA疫苗若能摆脱-80℃至-20℃的冷藏束缚,就有望进入更多偏远地区、低收入国家和地区,让疫苗运得更远、覆盖更广。对于需要大规模接种的公共卫生事件,耐热配方还可能简化供应链,降低冷链运输和储存成本。

其次,新方法有助科学家研发新型疫苗。mRNA疫苗已证明对新冠有效,而癌症等更多疾病的RNA疫苗仍在探索中。如果递送系统本身更稳定、更耐热,研发人员就能把更多精力放在抗原设计和免疫策略上,而不是被冷链和制剂稳定性限制。

团队表示,新方法不仅拓展了mRNA疫苗的应用边界,也为治疗剂和先进药物递送平台——如控释颗粒、微针贴片开辟了更多可能。从行业视角看,AI与生物医药的结合正在从靶点发现、分子设计延伸到制剂配方和递送材料优化。耐热脂质纳米颗粒、固体微针贴片等方向,可能成为下一代RNA药物的重要基础设施。

当然,从小鼠实验到人体应用,仍需经过临床验证、规模化生产和监管审批。新配方在不同RNA序列、不同适应症中的稳定性与安全性,也有待进一步研究。但这项研究至少证明,AI算法可以成为疫苗配方创新的加速器,为RNA疫苗披上更坚固的耐热“铠甲”。