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科技戰疫丨廣州超算助力篩選出能抑制病毒的藥物

來源:廣州日報 發布時間: 2020-03-04 15:45:32

  以大國重器之力,與時間賽跑,與死神戰斗

  2020年新年開局,一場突如其來的新冠肺炎疫情席卷全國,給人民生命安全和經濟社會發展帶來嚴峻考驗。

  在這場不能輸的戰爭中,廣州科技力量精銳盡出。在國家超級計算廣州中心,“天河二號”超級計算機,以每秒最高十億億次的超強算力,助力從數千種上市藥物中篩選出30余種能抑制病毒的潛在小分子藥物,以大國重器之力,與時間賽跑,與死神戰斗。

  重器之下還有人。大年初九,廣州智睿醫藥科技有限公司首席執行官謝偉東博士搭上一班空蕩蕩的飛機,從加拿大返回廣州。他還要借助廣州超算與人工智能算法的力量,從上億種化合物中繼續尋找對新冠病毒有特效的“克星”。

  “人類同疾病較量最有力的武器就是科學技術。”廣州超算,已全面融入防控疫情的主戰場,彰顯國之重器的力量與擔當。

  ◆超算、大數據、人工智能,合力“狙擊”病毒

  “普通計算機篩選藥物3個月,超算只需3天”

  年二十八,在登上去加拿大的飛機前,謝偉東從長期合作伙伴廣州呼吸疾病研究所處聽說了新冠病毒所引發肺炎疫情的嚴重性。從事多年分子生物學研究和藥物篩選研發的他馬上意識到,對沒有特效藥的未知病毒,“老藥新用”是最快也最安全的。篩選出有效的“老藥”,正是他的強項!

  作為一家把人工智能應用于新藥挖掘的企業,智睿醫藥自主研發了一套深度學習算法系統,過去一年半以來,該公司一直借助廣州超算中心的“天河二號”超級計算機開展化合物篩選、藥物挖掘。

  謝偉東告訴記者,用算法篩查藥物的原理是,針對病毒結構的特定靶點,把藥物化合物結構輸入到系統中,跟靶點進行對接,通過多個指標評價其對接的情況,結合越好,代表藥物化合物效果更好。

  為什么要用到超算?“因為蛋白晶體是一個很復雜的結構,要用虛擬小分子找它的活性位,甚至需要幾百萬次的嘗試。”以普通計算機的算力,從所有上市藥物中篩選出有效的藥物,需要2至3個月。而以“天河二號”的算力,只需要2、3天。“在這個過程中,超算、大數據、人工智能,缺一不可。”

  迅速定位數十種潛在藥物,“這是科學家的戰斗”

  大年初二(1月26日),上海科技大學饒子和/楊海濤課題組公布了測量的2019-nCoV冠狀病毒3CL水解酶(Mpro)的高分率晶體結構。

  同日,智睿醫藥研究團隊馬上聯動廣州超算中心科研團隊,啟動了基于“星光超算應用服務平臺”上自主研發的集合傳統統計、高通量計算、及最新AI方法的藥物篩選軟件平臺,在“天河二號”超級計算機上重點針對已上市藥物進行了藥物虛擬篩選。

  2、3天時間,便迅速定位了30余種可能起作用的潛在藥物,包括六種此前未見報道的藥物。團隊把這些結果全部公布在網上,供科研機構無償使用。

  

  為了方便其他科研團隊的后續研究,謝偉東還立即聯系全球多地藥物供應商,花了2周時間,完成所有潛在藥物化合物的采購,免費提供給下一個團隊開展病毒抑制試驗。目前藥效正在進一步驗證中。

  “疫情爆發后,我相信全世界的科學家們,都在為治療新冠肺炎做著三件事:新藥研發、老藥新用、研制疫苗。這是身為科學家的責任。”謝偉東說,“我大年初九從加拿大回來時,所有人都叫我不要回來,飛機幾乎是空的。但我一定要回來,這是一場戰斗,我們責無旁貸。”

  “廣州超算,是強大的科學武器”

  但特效藥還沒有誕生,戰斗還沒有結束。謝偉東告訴記者,智睿醫藥正依托集合了近一億個化合物的3D結構數據庫,通過“天河二號”超級計算機開展化合物的挖掘。目前已篩選出一批化合物,完成采購后將聯合P3實驗室開展病毒抑制實驗。但新藥研發并不容易,它需要嚴格、復雜的步驟和大量的投入,最快也需要2到3年時間。

  “所幸,人類現在有超算、人工智能、大數據這些科技力量,縮短了新藥研發的時間。”謝偉東說,“我是廣州人,也是中大人。我很自豪,在廣州、在中大,有‘天河二號’這樣的超級計算機。在這場戰疫中,它是科學家手中強大的武器。”


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