從清華大學(xué)獲悉，該校智能產(chǎn)業(yè)研究院（AIR）蘭艷艷教授聯(lián)合生命學(xué)院、化學(xué)系團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)AI驅(qū)動(dòng)的超高通量藥物虛擬篩選平臺(tái)DrugCLIP，篩選速度對(duì)比傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)倍提升，同時(shí)在預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率上也取得顯著突破。依托該平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)首次完成了覆蓋人類(lèi)基因組規(guī)模的藥物虛擬篩選，為創(chuàng)新藥物發(fā)現(xiàn)帶來(lái)了新的可能性。相關(guān)研究成果于近日在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。
目前，人類(lèi)對(duì)靶向藥物的探索約覆蓋人體全部可成藥靶點(diǎn)的10%。面對(duì)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的潛在靶點(diǎn)，如何在廣闊的化學(xué)空間中快速篩選苗頭化合物，已成為該領(lǐng)域里的瓶頸。研究團(tuán)隊(duì)介紹，若使用當(dāng)前最先進(jìn)的分子對(duì)接工具篩選1萬(wàn)個(gè)蛋白靶點(diǎn)，假設(shè)每個(gè)靶點(diǎn)面對(duì)109個(gè)候選分子，則需完成約1013次蛋白-配體打分，一臺(tái)計(jì)算機(jī)即使日夜不休也需數(shù)百年才可完成計(jì)算，嚴(yán)重制約了新靶點(diǎn)與新分子之間匹配的篩選效率。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步介紹，DrugCLIP將該計(jì)算量縮短為一臺(tái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（高性能計(jì)算或分布式計(jì)算系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元）一天的機(jī)時(shí)，并首次打通了從蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)到藥物發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵通道，實(shí)現(xiàn)覆蓋人類(lèi)基因組規(guī)模的虛擬篩選。
硬件方面，基于128核中央處理器和8張圖形處理器的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，DrugCLIP即可實(shí)現(xiàn)萬(wàn)億級(jí)蛋白口袋小分子對(duì)打分日吞吐能力。其核心突破在于將傳統(tǒng)的分子對(duì)接，轉(zhuǎn)化為蛋白口袋與小分子在向量空間中的高效語(yǔ)義檢索，較分子對(duì)接等傳統(tǒng)方法的速度提升百萬(wàn)倍。
依托DrugCLIP，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)首次完成了人類(lèi)基因組規(guī)模的虛擬篩選項(xiàng)目，可覆蓋約1萬(wàn)個(gè)蛋白靶點(diǎn)、2萬(wàn)個(gè)蛋白口袋，分析篩選超過(guò)5億個(gè)類(lèi)藥小分子，總共富集出超200萬(wàn)個(gè)潛在活性分子，構(gòu)建了目前已知最大規(guī)模的蛋白-配體篩選數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)已免費(fèi)面向全球科研社區(qū)開(kāi)放，為基礎(chǔ)研究與早期藥物發(fā)現(xiàn)提供了強(qiáng)大數(shù)據(jù)支持。
同時(shí)，篩選服務(wù)平臺(tái)也已同步上線(xiàn)，支持對(duì)用戶(hù)上傳的靶點(diǎn)和蛋白口袋進(jìn)行定制化篩選。截至論文發(fā)表，半年來(lái)，該平臺(tái)已累計(jì)服務(wù)1400余名用戶(hù)完成了13500余次篩選。團(tuán)隊(duì)介紹，未來(lái)，DrugCLIP將與科研與產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴深度合作，在抗癌、傳染病、罕見(jiàn)病等方向加速新靶點(diǎn)與首創(chuàng)新藥的發(fā)現(xiàn)。
編輯：李華山
