高性能计算在药物研发中的应用

作者: 金钟

来源: 科学大院

发布日期: 2021-02-15

本文主要介绍了高性能计算在药物研发中的应用,特别是在新冠疫情背景下,高性能计算如何加速药物发现的过程。通过超级计算机的帮助,可以在短时间内筛选出潜在的药物分子,从而提高药物研发的效率和速度。

高性能计算在药物研发的若干环节发挥着重要的作用,包括利用基因测序提供帮助、潜在药物靶标的研究、苗头化合物的发现、先导化合物的确定和优化等,甚至还能为后续的临床实验等工作提供一些支持。大家好,非常高兴来到“格致论道讲坛”。我是来自中国科学院信息网络中心的金钟,主要是做高性能计算方面的研究,专业是高性能生物医药计算。今天主要是想和大家谈一谈高性能计算和生物医药计算。

今年是非常特殊的一年,大家也都处于新冠疫情中。疫情来得非常之快,我们和疫情、病毒在赛跑,这也是科研和病毒的竞赛。当疫情来的时候,我们怎么办?首先,我们可能要想办法去治疗,治疗的时候需要有药物。在突然疫情来临的时候,找药物最重要的是什么?速度。速度是现在找药的关键,有了超级计算机的帮助,可以使发现药物的速度比原来快很多。我们一定听说神农尝百草的故事。古人得病的时候没有药怎么办?只能硬抗。

神农看到大家非常痛苦,于是他去深山里面尝遍了百草,最后得到了365种草药,写成了非常重要的药典。但后来神农非常不幸地在尝药过程中,因中毒去世了。用人尝药是非常危险的,而且它的效率非常低。现代怎么办?我们现在有了超级计算机的帮助,有了对药物分子和药物机理的研究。研究清楚以后,我们就幸运了,不需要我们亲身去试验,先用计算机帮忙。超级计算机是一个庞然大物,非常非常大。

我们现在用的超级计算机可以占满一间屋子。超级计算机占地面积几百平米,甚至比这更大。紫杉醇是一种抗肿瘤药物,下图右侧是我们计算和实验的对比,做的是紫杉醇搭载在药物载体上,进入体内不断缓释发挥作用的过程。当它注入到人体后,66分钟起开始释放,一直到二三十分钟后,这个药才能真正的在体内发挥作用。

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