麻省理工团队用贝叶斯优化AI(AGENT)仅做6轮实验、耗时1个月,就从近35万种组合中找到了mRNA疫苗干粉的最优配方——37℃储存2个月后复水,生物活性接近100%,动物实验免疫效果不劣于新鲜疫苗,还可做成不用打针的微针贴片,未来有望让mRNA疫苗彻底摆脱冷链。
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新冠疫情期间,mRNA疫苗要靠零下七八十度超低温冰箱运输,偏远地区难以送达。2026年9月《自然·生物技术》发表的这项研究,瞄准的正是这个痛点。本文基于论文原文,逐一回答大家关心的问题。
mRNA疫苗为什么需要冷链、这么怕热?
因为mRNA疫苗的两大成分都怕热:RNA会水解氧化,包裹它的脂质纳米颗粒(LNP)受热或冻干时结构会散架,结构一破坏疫苗就失效。
mRNA疫苗的有效成分是信使RNA,外面裹着LNP当"运输车"。辉瑞、Moderna新冠疫苗早期都要求超低温储存,2-8℃冷藏货架期仅60天。冷链约占疫苗接种成本的50%以上,30%-40%的疫苗浪费发生在储运环节。
把疫苗做成干粉(类似鲜奶变奶粉)能大幅提升稳定性,还能做成微针贴片贴皮给药。但加哪些保护剂、加多少、配哪种LNP,组合起来成千上万种,传统试错法又慢又贵——这正是AI介入的原因。
AI是怎么在6轮实验里找到配方的?
靠贝叶斯优化:算法每轮先做少量实验,再根据结果计算"下一批试哪个最可能出好成绩",边做边学,6轮就锁定了最优解。
这套AI系统叫AGENT。研究先定义设计空间:6种临床在用LNP配方(含Moderna的SM-102、辉瑞的ALC-0315),保护剂包括PVA、PVP、蔗糖、葡萄糖、精氨酸等,浓度0-10%。每轮流程是:算法挑配方→真空冻干成粉→复水→测细胞转染效率→把结果喂回算法。算法挑选下一批样品时,会同时权衡"探索高潜力区域"和"填补认知空白",而不是随机猜。
作为对比,传统高通量筛选把40种保护剂×6种LNP×3个浓度全测一遍,需要约35万次实验;AGENT用6轮、少量样品就完成了同样的目标。
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图1:AGENT算法工作流程——变量输入→贝叶斯优化循环→最优配方输出→体内验证
找到的干粉疫苗效果到底怎么样?
三项关键验证全部通过:37℃放2个月活性近100%;小鼠抗体滴度与新鲜疫苗无差异;微针贴片在小鼠和食蟹猴身上均有效。
热稳定性:优化后的干粉疫苗37℃储存超过2个月,复水后生物活性接近100%,4℃下表现更好;未加保护剂的干粉复水后几乎完全失效。
肌肉注射:用新冠RBD mRNA疫苗测试,小鼠注射干粉复水疫苗的抗体滴度与新鲜液体疫苗无统计学差异,高温储存后效果没打折。
微针贴片:干粉被做成微针贴片,贴皮即给药,无需针头和专业人员,在小鼠和食蟹猴身上均诱导出强免疫应答,不劣于肌肉注射。
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图2:干粉mRNA疫苗在小鼠、食蟹猴中的免疫原性验证及微针贴片给药示意
这项技术离实际应用还有多远?
一旦成熟,冷链省略将大幅提升mRNA疫苗在中低收入国家的可及性,微针贴片可让大规模接种摆脱医护和注射器,且这套AI方法可复用于其他疫苗和药物;但规模化生产工艺、人体临床和更长时间稳定性仍待验证。
研究已在两种临床级LNP上跑通,证明方法通用。目前的缺口是:干粉规模化生产、微针贴片人体临床试验、2个月以上的长期稳定性数据。作为概念验证,路已经走通。
mRNA疫苗已证明应对突发传染病的速度和效力,下一步是让好技术走到世界每个角落。AI把"试错"变成"算对",干粉和微针有望让"冷链"和"针头"成为过去时。
你能接受微针贴片这种"不用打针"的接种方式吗?如果mRNA疫苗能常温寄送,你最希望它用于预防哪种疾病?欢迎评论区留言。
参考文献:Tian J, Tran KTM, Pogostin BH, et al. Accelerated discovery of thermostable mRNA–lipid nanoparticle vaccines using data-efficient AI. Nature Biotechnology, published online 28 September 2026. DOI: 10.1038/s41587-026-03331-w。
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