产研合作碰出“互补”火花，计算生物学需要怎样的“利器”？

团队介绍

｜PROFILE

团队名称：tasly-xingdouyun团队

名次：三等奖

主要成员：王文佳、林建平、魏宇、王目阔、江凯莉

天津天士力

数智中药发展有限公司

南开大学

tasly-xingdouyun团队

“我觉得用中国传统的一句话就是工欲善其事，必先利其器，有了大模型和AI技术的加持，我觉得可能在生物医药上，很快就会有一些突破性的难题被攻破。”2023上海国际计算生物学创新大赛——药物筛选AI算法“凌越”挑战赛tasly-xingdouyun团队代表，天士力数智中药创新团队、人工智能平台主任魏宇向记者说道。

在本次大赛中，tasly-xingdouyun入围前十。在魏宇看来，团队能够入围的关键，在于对方案的细致分析，药物研发平台的创新性和高效性，以及团队在药物分子筛选中积累的丰富经验。

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高校与企业“牵手”

基础研究与转化经验“互补”

据魏宇介绍，tasly-xingdouyun团队由两支队伍组成：一方是来自企业的天津天士力数智中药研发团队，一方则是来自学术界的南开大学人工智能药物研发团队。

据悉，天士力数智中药研发团队以中医药知识图谱为核心，自主开发了疾病多组学分析流程，药物组合算法，中药及西药重定位算法，发表论文10篇，专利和软件著作权申请多项，其中软件著作权获批 2 件，行业竞赛奖励9项，积累了丰富的创新中药开发经验；南开大学人工智能药物研发团队从事创新药物算法开发及药物筛选十余年，自主开发了结合预训练大模型和经典物理学方法的药物研发全链条一站式服务平台，涵盖新药靶标发现（MV-SEA）、虚拟筛选、性质预测（ADMETNet）、新分子生成（GCPN）及分子优化模块。

在参赛过程中，依托南开大学药学院的一站式药物研发平台和天士力数智中药创新计算平台，结合双方的大模型基础以及数字化技术和平台创新能力，双方充分发挥各自优势，通过资源整合，共同开发了一套创新的药物筛选方法，对赛题做出具体解析、方案设计和实施。并借助华为AI开发者一站式开发平台ModelArts的强大算力支持，快速构建和训练了高效的药物筛选模型。这种跨学科、跨领域的合作不仅加速了新药研发进程，还提高了药物设计的精准度和效率。通过整合传统药学知识、人工智能技术，我们成功地开发出了一个智能化、高通量的药物筛选流程，为解决赛题中的复杂问题提供了创新性的解决方案。

本届大赛以NMDA（n-methyl-d-aspartate，n-甲基-d-天冬氨酸）受体为靶标的药物虚拟筛选为赛题场景，而这也令魏宇印象深刻，“这个赛题的难度还是非常高的。”

魏宇谈道，NMDA受体结构具有复杂性和多样性，尤其是要针对GluN1/GluN3A进行活性分子筛选，但其结构还没有被解析出来，活性数据也相对匮乏，迫切需要和传统计算方法不同的路径。

据介绍，tasly-xingdouyun团队通过对GluN1/GluN3A三维结构模拟和优化，捕获GluN1/GluN3A三维结构的多种动态结构，模拟GluN1/GluN3A三维结构的真实动态变化，针对GluN1/GluN3A的多种动态结构进行虚拟筛选，可以得到更多样化的和准确的活性分子。同时，该方案将多级虚拟筛选流程应用于候选分子的筛选过程，从药效团模型和分子对接等多个层面进行筛选，提高了筛选的准确性和可信度。

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打破“10年10亿美元”魔咒，

经验和“利器”同样重要

化学出身，转投计算机辅助药物设计，再到如今进化到AI药物筛选，魏宇认为，“计算生物学是一个非常有意思的学科，也更需要和生物学、计算科学、药学、化学等学科的紧密合作，才可能产生出一些有突破性的成果。”

随着AI、大模型等基础方法的不断加速，市场对于计算生物学的前景也不断“加注”，但在采访中，魏宇也特别提到，除了基础设施等“利器”之外，人的业内经验仍然具有不可替代性。

“AI算法的出现，让药物开发在第一步，就能通过学习训练，大批量筛选药物库，从而加速筛选过程，则是过去传统方法做不到的。”魏宇说道，以前可能两年也做不完的工作，在加入计算生物学方法后，不到1年即可完成，“但药物研发是一个非常复杂的过程，像体外做的AI模拟或细胞实验，可能都无法模拟人体整个复杂的系统，这也是药物研发失败率特别高的原因之一。”

面向未来，魏宇表示，“我们可以基于一站式药物研发服务平台，进行分子的优化改造，进一步提升活性和选择性，推到PCC（临床前候选化合物）阶段。”而另一方面，本次参赛也为魏宇团队积累了很多赛题经验，“关于赛题，我们现在筛选到1800多万个分子”，她期待能在接下来的工作中进一步扩大筛选量，从而发现更多更好的潜在药物分子。

魏宇进一步补充道，“天士力数智中药计算平台作为国内领先的中药研发智能化系统，未来将应用到更多的领域。在我们研究中药的过程中，也积累了大量天然产物分子的数据和算法。该平台不仅整合了传统中医药知识，还融合了现代药物研发的先进技术，结合自主研发的‘数智本草’大模型，以实现数智中药精准研发，为中药研发人员等用户群体打造从中药机制解析到中药复方及组分创新开发的筛选、立项、临床等研发辅助，助力实现中医药数智化建设引用信息可溯源、科学证据更全面、药物研发更精准，有效缩短中药研发周期，推动快速上市。”

本次2023上海国际计算生物学创新大赛由上海市生物医药科技产业促进中心主办，中国科学院上海药物研究所原创新药研究全国重点实验室、中国银行上海市分行、华为云计算技术有限公司、临港实验室、上海人工智能研究院、东方美谷企业集团股份有限公司、上海大宁资产经营（集团）有限公司联合主办，上海生物医药公共技术服务有限公司和上海市生物医药产业技术服务平台具体承办，活动也得到了上海皓元生物医药科技有限公司（MCE中国）协办支持。

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