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1月9日，清華大學(xué)發(fā)布新年重磅科研成果——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)，研發(fā)出AI驅(qū)動(dòng)的超高通量藥物虛擬篩選平臺(tái)DrugCLIP，相關(guān)研究成果登上國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)》。該平臺(tái)將新藥篩選速度提升百萬倍，首次實(shí)現(xiàn)人類基因組級(jí)靶點(diǎn)全覆蓋篩選，推動(dòng)新藥研發(fā)邁入精準(zhǔn)高效新階段。

精準(zhǔn)高效，突破新藥篩選速度瓶頸

新藥研發(fā)的核心難題，是為疾病靶點(diǎn)匹配適配小分子，過程如同大海撈針。據(jù)了解，人體有2萬多種蛋白質(zhì)，不少是抗病關(guān)鍵靶點(diǎn)，但目前能應(yīng)用靶向藥的靶點(diǎn)僅占10%；可用于制藥的小分子數(shù)量龐大，傳統(tǒng)篩選方式難以全面覆蓋。

“傳統(tǒng)篩選好比在無邊無際的化學(xué)宇宙里逐一排查，若篩選1萬個(gè)靶點(diǎn)、每個(gè)靶點(diǎn)匹配10億個(gè)候選分子，一臺(tái)電腦連軸轉(zhuǎn)也得數(shù)百年，因此現(xiàn)有藥物研發(fā)只能在少量靶點(diǎn)和小規(guī)模分子上進(jìn)行，大量潛在治療靶點(diǎn)和藥物被埋沒?！碧m艷艷在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)，一語道破傳統(tǒng)技術(shù)的核心痛點(diǎn)。

DrugCLIP的問世，為新藥篩選裝上精準(zhǔn)導(dǎo)航，一舉突破速度瓶頸。該成果跳出傳統(tǒng)篩選路徑，將蛋白質(zhì)與小分子轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可快速識(shí)別的專屬信號(hào)，無需逐步驟模擬結(jié)合過程，實(shí)現(xiàn)小分子與靶點(diǎn)的自動(dòng)精準(zhǔn)匹配，兼顧篩選速度與準(zhǔn)確性。

蘭艷艷坦言，研發(fā)初期團(tuán)隊(duì)對(duì)篩選準(zhǔn)確性并無十足把握，首次實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)便獲成功，初步驗(yàn)證了平臺(tái)的有效性，既提振了團(tuán)隊(duì)信心，也堅(jiān)定了打磨優(yōu)化平臺(tái)的決心。

據(jù)介紹，這個(gè)平臺(tái)篩選藥物的速度優(yōu)勢(shì)尤為亮眼：普通高性能電腦上，DrugCLIP單日可完成31萬億次匹配計(jì)算，篩選100萬個(gè)候選分子僅需0.02秒，較傳統(tǒng)方法提速百萬倍，過去數(shù)百年的工作量如今一臺(tái)電腦單日即可完成，徹底終結(jié)新藥篩選速度困境。

惠及民生，從免費(fèi)開源到共建產(chǎn)業(yè)生態(tài)

DrugCLIP的精準(zhǔn)度在實(shí)際應(yīng)用中同樣經(jīng)得住檢驗(yàn)。據(jù)蘭艷艷介紹，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)先針對(duì)抑郁癥相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓平臺(tái)從160萬個(gè)候選分子中精準(zhǔn)篩選出100個(gè)潛力分子，其中15%被證實(shí)可有效作用于靶點(diǎn)，12個(gè)分子結(jié)合效果優(yōu)于常用抗抑郁藥，成效均通過生物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

團(tuán)隊(duì)還攻克科研“硬骨頭”：一個(gè)與腫瘤、帕金森病密切相關(guān)的靶點(diǎn)，此前從未找到適配小分子，團(tuán)隊(duì)先以AI預(yù)測(cè)其蛋白結(jié)構(gòu)，再用DrugCLIP篩選，50個(gè)潛力分子中10個(gè)可成功結(jié)合，2個(gè)能有效抑制靶點(diǎn)活性，印證平臺(tái)適配有無現(xiàn)成結(jié)構(gòu)的各類靶點(diǎn)，適用場(chǎng)景廣泛。

“此前AlphaFold（人工智能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)系統(tǒng)）解決了‘看清蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)’的難題，DrugCLIP則專注解決‘給蛋白質(zhì)找適配小分子’的問題，打通蛋白結(jié)構(gòu)解析到新藥研發(fā)全鏈條，這是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵突破?！碧m艷艷表示。

依托DrugCLIP，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)創(chuàng)下新紀(jì)錄：完成人類基因組內(nèi)約1萬個(gè)靶點(diǎn)、2萬個(gè)關(guān)鍵位點(diǎn)全覆蓋篩選，分析5億余個(gè)候選小分子，富集200多萬個(gè)潛在有效分子，建成全球規(guī)模最大的藥物靶點(diǎn)匹配數(shù)據(jù)庫，面向全球科研人員免費(fèi)開放共享。

蘭艷艷透露，未來DrugCLIP將與科研及產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作伙伴深度協(xié)作，聚焦抗癌、傳染病、罕見病等領(lǐng)域，加速新靶點(diǎn)與First-in-class藥物發(fā)現(xiàn)；團(tuán)隊(duì)將持續(xù)優(yōu)化引擎性能、拓展支持模態(tài)，助力構(gòu)建更智能、高效、普惠的全球藥物創(chuàng)新生態(tài)。

（清華大學(xué)供圖）