写点什么

AI 助力“抗疫”,超大规模计算机辅助药物筛选技术解读

2020 年 3 月 20 日

AI助力“抗疫”,超大规模计算机辅助药物筛选技术解读

面对当前 2019 新型冠状病毒(2019-nCoV)感染肺炎不断扩散的严峻形势,华为云 EI 医疗智能体团队联合华中科技大学同济医学院基础医学院李岩教授、西安交通大学第一附属医院刘冰教授、中科院北京基因组研究所韩大力研究员、华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院柯尊辉大夫等领衔组成联合攻关团队,针对新型冠状病毒(2019-nCoV)的多个靶标蛋白进行了超大规模计算机辅助药物筛选工作。


联合科研团队的首要原则是能够尽快地将成果用于疫情防治,第一批公布的数据主要集中在 DrugBank 库 8506 个已经上市或者正在进行临床试验的药物。


近日,联合科研团队发布了第一阶段工作成果——筛选出五种可能对 2019 新型冠状病毒有效的抗病毒药物,供相关研究机构和制药企业进一步药物研发参考。


联合科研团队首先针对 2019 新型冠状病毒的 Mpro 蛋白与 S 蛋白/ACE2 受体进行了药物筛选。


在感染病毒细胞的内部,Mpro 作为一个重要的蛋白酶,在病毒复制中起着关键的作用;在感染病毒的细胞表面,S 蛋白与人体 ACE2 受体的结合决定了病毒是否能入侵人体细胞,因此,能够靶向 Mpro 蛋白或者 S 蛋白/ACE2 受体的现有药物都可能具有非常高的实用价值。


由于新型冠状病毒中的 S 蛋白相对 SARS 的 S 蛋白在受体结合区有较大的不同,联合科研团队在构建聚合物结构以及确定其与受体结合关键位点的时,使用了同源模建和分子动力学模拟等方法,提升了模型的可信度。


研究结果显示,有五种药物和 Mpro 蛋白结合比较好,分别是 Beclabuvir、沙奎那韦(Saquinavir)、比特拉韦(Bictegravir)、洛匹那韦(Lopinavir)、多替拉韦(Dolutegravir)。


其中,排名第一的 Beclabuvir 是丙型肝炎病毒 RNA 依赖的 RNA 聚合酶 NS5B 的抑制剂,由于 2019 新型冠状病毒 RNA 依赖的 RNA 聚合酶 NSP12 与丙型肝炎病毒 NS5B 的活性区域有着类似的拇指状构象,因此除了 Mpro 蛋白,Beclabuvir 也可能是 NSP12 的一种潜在抑制剂。


排名第二的沙奎那韦(Saquinavir)和排名第四的洛匹那韦(Lopinavir)则不仅可以很好地同 Mpro 蛋白结合,还能够和 2019 新型冠状病毒的 S 蛋白相结合,从而阻止 S 蛋白和 ACE2 受体的结合(图 2),因此可以同时在细胞内部和表面阻止病毒的扩增。据医药类媒体报道,中国临床试验注册中心最新登记显示,洛匹那韦(Lopinavir)已经被列入新型冠状病毒临床试验的登记列表中。


排名第三的比特拉韦(Bictegravir)和排名第五的多替拉韦(Dolutegravir)是 HIV 病毒整合酶抑制剂, 通过阻断整合酶来抑制病毒的复制。


目前,联合科研团队正在对上述五种抗病毒药物进行细胞学验证,并推动后续一系列药物临床试验。




在一周时间内,除了针对 DrugBank 库 8506 已有药物进行筛选,联合团队还针对 UniChem 小分子库超过 1.6 亿化合物分子进行了更大规模的药物筛选,筛选出结果可以供相关研究机构和制药企业进行中长期药物研发。


此次大规模计算机辅助药物筛选,完全基于华为云 EI 医疗智能体平台(EIHealth)进行。


该平台基于华为云 AI 昇腾集群服务、ModelArts 一站式 AI 开发与管理平台的强大 AI 能力,集成了医药领域众多算法、工具、AI 模型和自动化流水线。


在几位教授的指导下,针对数十个靶向蛋白和上亿小分子化合物,通过医疗智能体平台完成了蛋白质同源模建,分子动力学模拟计算,和大规模虚拟药物筛选,短时间内完成了上千万次的模拟计算,让以往耗时数月的计算机辅助药物筛选在数小时内完成。


医药研发是一个技术门槛高、业务复杂,周期长的过程,AI 辅助药物筛查只是其中一个环节,希望能够通过 AI 技术、计算机辅助技术能够帮助到医药领域的专家,加速药物研发过程。


华为云 EI 医疗智能体在病毒基因组计算分析、抗病毒药物研发和抗疫医疗影像分析领域,将提供海量 AI 算力和算法的强有力支持。


本文转载自华为云产品与解决方案站公众号。


原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/KUwdC9nYym_LIHCMW1nfkw


2020 年 3 月 20 日 21:28670

评论

发布
暂无评论
发现更多内容

项目管理变更之交付目标的变化

俊毅

企业短信服务质量与用户体验如何监控?短信监测技术震撼来袭

博睿数据

短信 数据监测

基础不牢,地动山摇;自学进大厂的第18天!

Java架构师迁哥

两层和三层网络架构差异

28天瞎写的第二百二十四天:食品专业的编程高手

树上

28天写作

【我给面试官画饼】软件测试理论基础、质量保证常见面试题——会被面试官赶出来吗?

程序员一凡

面试 软件测试 测试工程师 质量保证

京东架构师分享的 Redis学习笔记手抄版;

Java架构师迁哥

深入解析vue响应式原理

互联网架构师小马

Vue 响应式

JVM的内存分代,这篇文章帮你理一理

Java鱼仔

Java 面试 JVM

HTML(四)——建立超链接

程序员的时光

html 程序员 28天写作

Spring Boot 中使用拦截器

武哥聊编程

Java springboot SpringBoot 2 拦截器 28天写作

管理者掌握这5个提问技巧,秒变提问高手

一笑

团队管理 管理 团队建设 提问的艺术 28天写作

重学JS | Web Workers让JS存在多线程环境

梁龙先森

编程 前端 28天写作

Windows DHCP最佳实践(三)

BigYoung

windows Windows Server 2012 R2 DHCP

【盘点2020】机房网络性能哪家强?年度冠军揭晓

博睿数据

机房 评测

看懂2020年智能浪潮,我们从百度和谷歌的AI足迹出发

脑极体

技术分享 | 漫谈音视频中的拥塞控制

拍乐云Pano

【并发编程的艺术】JAVA并发机制的底层原理

程序员架构进阶

Java 架构 并发编程 内存模型 28天写作

蔡超:这八点架构师感悟,真的很干货 | 大道至简

李忠良

28天写作

休息一天

Tango

七日更

数据倾斜?Spark 3.0 AQE专治各种不服

王知无

大数据 spark

基于Prometheus+Grafana打造企业级Flink监控系统

王知无

大数据 flink 监控

HDFS中的常用压缩算法及区别

王知无

大数据 hdfs

1000公里续航动力电池背后的迷雾与真相

脑极体

Orleans 知多少 | .NET分布式框架

圣杰

dotnet actor orleans

大数据知识专栏 - MapReduce的Combiner实现shuffle调优

小马哥

大数据 hadoop mapreduce 七日更

大数据知识专栏 -MapReduce 自定义排序技术

小马哥

大数据 hadoop mapreduce 七日更

从烟酒茶说系统化学习

张老蔫

28天写作

LKA是如何实现的(28天写作 Day13/28)

mtfelix

自动驾驶 28天写作

程序员生产环境-软件篇

ITCamel

效率工具 工作效率 程序员软件

直播预告丨NLP领域的2020年大事记及2021展望

京东科技开发者

机器学习 AI nlp

2021年全国大学生计算机系统能力大赛操作系统设计赛 技术报告会

2021年全国大学生计算机系统能力大赛操作系统设计赛 技术报告会

AI助力“抗疫”,超大规模计算机辅助药物筛选技术解读-InfoQ