LinearDesign — это программный инструмент, разработанный для оптимизации последовательностей мРНК с целью повышения их стабильности и трансляционной эффективности. Он был представлен в 2023 году исследователями из Baidu Research и Университета Вашингтона. Основной задачей LinearDesign является решение проблемы нестабильности мРНК, которая ограничивает эффективность вакцин и терапевтических препаратов на основе мРНК. Традиционные методы оптимизации фокусируются либо на стабильности, либо на оптимальном использовании кодонов, но не учитывают их совместное влияние. LinearDesign предлагает новый подход, объединяя оба аспекта в едином алгоритме.
Инструмент использует концепцию решёточного парсинга из вычислительной лингвистики для моделирования пространства возможных мРНК-последовательностей. Это позволяет эффективно искать оптимальные варианты, минимизируя свободную энергию структуры (MFE) и одновременно учитывая индекс адаптации кодонов (CAI). В отличие от традиционных методов, LinearDesign способен находить мРНК-последовательности, которые одновременно стабильны и эффективно транслируются, что приводит к повышению экспрессии белка и иммуногенности.
- Оптимизация стабильности и CAI: Совместная минимизация MFE и максимизация CAI для улучшения стабильности и трансляционной эффективности мРНК.
- Использование решёточного парсинга: Применение концепции решёточного парсинга из вычислительной лингвистики для моделирования пространства возможных мРНК-последовательностей.
- Быстрая обработка: Способность находить оптимальные мРНК-последовательности за короткое время, например, 11 минут для спайк-белка SARS-CoV-2.
- Улучшение иммуногенности: Повышение уровня антител в организме до 128 раз по сравнению с традиционными методами оптимизации.
- Применение в вакцинах и терапии: Использование LinearDesign для разработки мРНК-вакцин и терапевтических препаратов, включая противовирусные и противораковые средства.
- Поддержка различных форматов: Возможность работы с различными форматами ввода, включая FASTA, и настройку параметров через командную строку.