以大國重器之力，與時間賽跑，與死神戰(zhàn)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(jīng)濟社會發(fā)展帶來嚴(yán)峻考驗。
在這場不能輸?shù)膽?zhàn)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(shù)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(zhàn)斗。
重器之下還有人。大年初九，廣州智睿醫(yī)藥科技有限公司首席執(zhí)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(xù)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(xué)技術(shù)。”廣州超算，已全面融入防控疫情的主戰(zhàn)場，彰顯國之重器的力量與擔(dān)當(dāng)。
◆超算、大數(shù)據(jù)、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(fā)肺炎疫情的嚴(yán)重性。從事多年分子生物學(xué)研究和藥物篩選研發(fā)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(yīng)用于新藥挖掘的企業(yè)，智睿醫(yī)藥自主研發(fā)了一套深度學(xué)習(xí)算法系統(tǒng)，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(jié)構(gòu)的特定靶點，把藥物化合物結(jié)構(gòu)輸入到系統(tǒng)中，跟靶點進行對接，通過多個指標(biāo)評價其對接的情況，結(jié)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)，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(shù)據(jù)、人工智能，缺一不可。”
迅速定位數(shù)十種潛在藥物，“這是科學(xué)家的戰(zhàn)斗”
大年初二(1月26日)，上海科技大學(xué)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(jié)構(gòu)。
同日，智睿醫(yī)藥研究團隊馬上聯(lián)動廣州超算中心科研團隊，啟動了基于“星光超算應(yīng)用服務(wù)平臺”上自主研發(fā)的集合傳統(tǒng)統(tǒng)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(jié)果全部公布在網(wǎng)上，供科研機構(gòu)無償使用。
為了方便其他科研團隊的后續(xù)研究，謝偉東還立即聯(lián)系全球多地藥物供應(yīng)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(fā)后，我相信全世界的科學(xué)家們，都在為治療新冠肺炎做著三件事：新藥研發(fā)、老藥新用、研制疫苗。這是身為科學(xué)家的責(zé)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(zhàn)斗，我們責(zé)無旁貸。”
“廣州超算，是強大的科學(xué)武器”
但特效藥還沒有誕生，戰(zhàn)斗還沒有結(jié)束。謝偉東告訴記者，智睿醫(yī)藥正依托集合了近一億個化合物的3D結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)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(lián)合P3實驗室開展病毒抑制實驗。但新藥研發(fā)并不容易，它需要嚴(yán)格、復(fù)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(xiàn)在有超算、人工智能、大數(shù)據(jù)這些科技力量，縮短了新藥研發(fā)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(zhàn)疫中，它是科學(xué)家手中強大的武器。”
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