采用量子计算对密码子使用与mRNA二级结构进行协同优化
该研究团队提出了一种名为“协同优化mRNA序列”的新型方法,旨在同时提升密码子适应性和二级结构稳定性——这对开发稳定高效的治疗性mRNA至关重要。传统密码子优化技术通过调整核苷酸序列提高翻译效率,但不可避免地会影响mRNA二级结构(决定分子在体外和细胞内稳定性的关键因素)。由于这两种特性均由同一基础序列决定,优化其中一项必然影响另一项。 为此,该工作创新性地开发了变分优化框架,其特点包括: 1. 采用双目标函数平衡密码子适应指数(CAI)和最小自由能(MFE) 2. 引入变分参数进行密码子选择 3. 结合量子-经典混合计算策略 4. 基于量子算法在二级结构预测领域的前沿进展 研究人员在IBM的127量子比特“Eagle”处理器上,成功完成了30个核苷酸序列的全流程验证(含模拟实验和量子硬件测试)。该成果为治疗性和研究用mRNA构建体的优化设计开辟了新途径。
