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以大國(guó)重器之力，與時(shí)間賽跑，與死神戰(zhàn)斗

2020年新年開局，一場(chǎng)突如其來(lái)的新冠肺炎疫情席卷全國(guó)，給人民生命安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)。

在這場(chǎng)不能輸?shù)膽?zhàn)爭(zhēng)中，廣州科技力量精銳盡出。在國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心，“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，以每秒最高十億億次的超強(qiáng)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(guó)重器之力，與時(shí)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(jī)，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(duì)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(chǎng)，彰顯國(guó)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(jì)算機(jī)篩選藥物3個(gè)月，超算只需3天”

年二十八，在登上去加拿大的飛機(jī)前，謝偉東從長(zhǎng)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(shí)到，對(duì)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(qiáng)項(xiàng)!

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(lái)，該公司一直借助廣州超算中心的“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)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(duì)病毒結(jié)構(gòu)的特定靶點(diǎn)，把藥物化合物結(jié)構(gòu)輸入到系統(tǒng)中，跟靶點(diǎn)進(jìn)行對(duì)接，通過多個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)其對(duì)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?yàn)榈鞍拙�體是一個(gè)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(wàn)次的嘗試。”以普通計(jì)算機(jī)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(gè)月。而以“天河二號(hào)”的算力，只需要2、3天。“在這個(gè)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�？萍即髮W(xué)饒子和/楊海濤課題組公布了測(cè)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(tuán)隊(duì)馬上聯(lián)動(dòng)廣州超算中心科研團(tuán)隊(duì)，啟動(dòng)了基于“星光超算應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)”上自主研發(fā)的集合傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)、高通量計(jì)算、及最新AI方法的藥物篩選軟件平臺(tái)，在“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)上重點(diǎn)針對(duì)已上市藥物進(jìn)行了藥物虛擬篩選。

2、3天時(shí)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(bào)道的藥物。團(tuán)隊(duì)把這些結(jié)果全部公布在網(wǎng)上，供科研機(jī)構(gòu)無(wú)償使用。

為了方便其他科研團(tuán)隊(duì)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(shí)間，完成所有潛在藥物化合物的采購(gòu)，免費(fèi)提供給下一個(gè)團(tuán)隊(duì)開展病毒抑制試驗(yàn)。目前藥效正在進(jìn)一步驗(yàn)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(lái)時(shí)，所有人都叫我不要回來(lái)，飛機(jī)幾乎是空的。但我一定要回來(lái)，這是一場(chǎng)戰(zhàn)斗，我們責(zé)無(wú)旁貸。”

“廣州超算，是強(qiáng)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(gè)化合物的3D結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)開展化合物的挖掘。目前已篩選出一批化合物，完成采購(gòu)后將聯(lián)合P3實(shí)驗(yàn)室開展病毒抑制實(shí)驗(yàn)。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(shí)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(shí)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(hào)’這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)。在這場(chǎng)戰(zhàn)疫中，它是科學(xué)家手中強(qiáng)大的武器。”