2100 万条数据喂出来的国产模型,登上了《自然》

中国科大开源 RNA 模型 structRFM,数据、权重、代码全部免费放出来

摘要:中国科大团队推出开源 RNA 序列基础模型 structRFM,成果登《自然》。用约 2100 万条序列—二级结构配对数据预训练,输入一段序列即可提取三层结构特征,数据、权重与代码全部开源。

中国科学技术大学的研究团队近日推出一个开源 RNA 序列基础模型,叫 structRFM,相关成果登上了《自然》。团队同时把完整的配对数据、模型权重和源代码全部开源,全球科研人员可以免费用。

为什么这事重要,得先说 RNA 难在哪。RNA 是生物体内管基因表达和蛋白合成的核心分子,也是创新药绕不开的靶点。它在微观层面靠碱基配对折出二级结构,再进一步卷成三维构象,而恰恰是这个"长什么样",决定了它有什么活性、跟谁结合。问题是,精准解析 RNA 结构一直是生物信息学的硬骨头——比蛋白质难,因为 RNA 更软、更容易变形。

structRFM 的做法是从数据入手。团队构建了约 2100 万条经过精确计算注释的"序列—二级结构"配对数据,再设计算法让模型在预训练阶段同时学两件事:序列上下文,和结构之间的依赖关系。用起来很简单,研究人员只要输入一段基础序列,模型就能自动提取序列级、单个核苷酸级、核苷酸对级三层特征,去支撑各种结构和功能推断。

实测成绩集中在几个方向:零样本的同源性分类表现不错;RNA 二级结构预测的准确性有明显提升;把它提取的特征塞进现有的三维结构预测模型,三维构象和对应二级结构的预测结果都会改善;在功能推断上,能支持剪接位点预测、内部核糖体进入位点(IRES)识别、非编码 RNA 分类。面对新发现的 RNA 家族,二级结构预测也站得住;再加个分段策略,还能处理长非编码 RNA 这种超长序列。

团队还做了消融实验,从科学层面验证了两件事确实在起作用:把结构信息引入预训练,以及所用的掩码策略。

boxiyunAI的看法

  • 全开源这一步,比论文本身更值钱。生物领域最贵的从来不是算法,是数据和标注。数据、权重、代码三样一起放出来,等于把门槛直接抹平,国内做核酸药和 RNA 研究的团队可以当天上手。
  • 但要知道那 2100 万条是"算"出来的。原文写的是"经过精确计算注释",意味着结构不是靠实验测出来的,是算出来的。好处是量能做大,风险是计算方法的偏差会被模型原样继承。用它做筛选可以,拿它当实验结论不行。
  • 把"结构"塞进预训练,方向是对的。纯序列模型学的是字母排列的统计规律,结构模型学的是物理约束。RNA 的功能由形状决定,先验知识越贴近物理真实,样本效率就越高。这也是为什么它零样本能力看起来还行。
  • 产业上最先受益的是筛选环节。mRNA 疫苗、核酸药这类研发,前期大量时间花在"这段序列会不会折成我想要的样子"上。能提前把明显不行的排掉,省的是湿实验的钱和时间。
  • 别过度解读。结构预测提升不等于药物能成。从预测构象到细胞里真的有效、到能过临床,中间还隔着无数步,一步都省不掉。开源模型是好用的望远镜,不是捷径。

这件事真正的意义在于路径:用大规模计算标注补上实验数据不足的短板,再把结构先验注入预训练,最后全部开源让整个领域一起迭代。RNA 这条线长期被蛋白质的光芒盖住,现在有了一个够用的公共底座。接下来比的是谁能把它接到真实的药物管线上,而不是谁的榜单分更高。

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