发掘数据背面的“芯”药，效果投稿《天然-通讯》，中南大学“对对对”团队做对了什么？

团队介绍

｜PROFILE

团队称号：对对对团队

名次：优胜奖

首要成员：赵其昌、赵皓晨、郭林沅、李雅洁、邓超

中南大学、五邑大学

对对对团队

“这次竞赛对我来说是一个验证自己研讨方向的好机会。”对对对团队队长，中南大学核算机学院在读博士生赵其昌表明，“我期望经过这个渠道来测验我的模型的有用性，并查验我的思路是否适宜实践运用场景。”

在咱们的印象中，

或许一个生物学家的试验室是这样的

但赵其昌和他的团队办公室或许是这样

“核算生物学可以极大地削减生物或化学范畴的价值问题，无论是时刻上仍是本钱上的。”在采访中，对对对团队队长，中南大学核算机学院在读博士生赵其昌表达了对核算生物学的满满决心，一款新药从开端研制到成功上市，需求花费10多年乃至几十年的时刻，需求消耗数十亿资金，不断上涨的本钱却并没有换来更高的成功率。“核算生物学可以经过核算机进行开始选择，除掉无意义的样本，然后再用生物手法进行验证，这样可以明显缩短研制时刻并降低本钱。”

“这次竞赛对我来说是一个验证自己研讨方向的好机会。”对对对团队队长，中南大学核算机学院在读博士生赵其昌表明，“我期望经过这个渠道来测验我的模型的有用性，并查验我的思路是否适宜实践运用场景。”

据悉，本次上海世界核算生物学立异大赛共有86支团队入围初赛，用AI算法研制的约1000个分子进入湿试验阶段。经试验检测，10个团队的12个分子进入复审阶段一环节。

“可以入围前十咱们感到十分高兴。咱们的命运十分好。一起，咱们团队在半个月左右敏捷完结了整个流程，这证明了咱们的研讨思路是相对正确的，这对咱们后续的科研使命是一个巨大的鼓动。证明自己并不是凭空捏造，想当然的在做这样一个作业。”

据赵其昌泄漏，竞赛中运用的模型依据他们已有的作业，现在，现已完结初稿，并已投稿至《Nature，communications》杂志，正在审稿阶段。“这是咱们学术效果的一次转化。”

1

“竞赛验证了团队的研讨思路是相对正确的”

@上海科技

请先介绍一下您和您团队这次参赛的项目

@赵其昌

咱们参与这次竞赛的算法与我博士期间的研讨作业严密相关。这次的模型首要是从竞赛对模型泛化才能的要求的考量出发来做的。

咱们选用了生物学范畴的大型言语模型或预练习模型来对蛋白质和小分子化合物进行特征提取。依据这些提取的特征矩阵，咱们构建了一个猜测模型，用于猜测药物与蛋白质之间的相互作用。接着，咱们使用这个模型对竞赛指定的化合物库进行了全面选择，开始缩小了候选分子的规模。

在第一步选择后，咱们进一步提取了这些化合物的三维结构，并选用对接办法对它们进行了再次排序。终究，咱们依据竞赛要求，从排序效果中选择了适宜数量的化合物，并将这些效果上传，完结了咱们项目的整个流程。

@上海科技

您现在的研讨要点是什么？这个范畴在全球规模内的发展趋势是怎样的？

@赵其昌

我的科研方针专心于探求蛋白质与小分子之间的靶标联络，这与本次大赛的主旨高度符合。在药物研制的前期阶段，药物靶标联络猜测扮演着至关重要的人物，关于核算机辅佐药物发现的全体流程具有明显影响。

在本次竞赛中，咱们选用了分类模型的办法。但其实在咱们这个流程上还有一个更重要的方向叫做生成模型，也是本次大赛着重的方向。生成模型的要害在于，它不依赖于现有数据库中的化合物，而是可以发明全新的化合物作为研讨方针。尽管咱们现在没有进入这一范畴，但它在科研界正逐渐成为一种趋势。

@上海科技

在竞赛进程中，有没有选用一些立异的办法来进步选择的准确性和功率？

@赵其昌

在项目中，咱们首要聚集于两个方面。首要，咱们使用预练习模型来发掘依据已有研讨的蛋白质和小分子化合物的普世表达，也便是预练习特征矩阵。依据这些特征矩阵，咱们构建了一个猜测模型，首要是要去发掘分子内部的绑定联络和分子间的绑定联络，这些联络在药物与靶标的生物学现实上极为要害。

此外，咱们的研讨还考虑了柔性拟合的假定，将蛋白质和小分子化合物的特征视为柔性的，会依据相互作用同伴的改变而改变。

这一假定在药物靶标的实践环境中十分重要，因为在三维空间中，配体和蛋白质在结合进程中的特征是动态改变的，而非静态不变的。

咱们的模型从预练习特征和生物学现实两个维度进行构建，这或许是咱们项目可以取得效果的首要原因之一。尽管假定柔性特征会使建模难度添加，但它更挨近生物实践，然后进步了模型的准确性。

2

“数据的搜集和收拾是咱们遇到一个难点”

@上海科技

团队的姓名叫“对对对”，其时是怎样想到这个姓名的？

@赵其昌

我其时的主意是找一个既能给人留下深刻印象又具有活跃涵义的称号，一起又不可以显得太过于高调。

@上海科技

在参赛进程中，有没有遇到什么困难或许应战？

@赵其昌

在这次竞赛中，咱们面临了多方面的应战和困难。首要，数据搜集是一个要害且耗时的环节。咱们的队员李雅洁在这一使命上投入了很多时刻，因为数据的准确性对咱们模型的功能至关重要。现实上，数据的有用性在某些状况下或许与模型自身平等重要，乃至更为要害。

假如数据满足准确，咱们乃至不需求对整个流程进行杂乱的规划，也能取得杰出的猜测效果。因而，数据搜集和收拾是咱们遇到的第一个难点。咱们有必要对方针靶点的数据进行严厉选择，扫除任何或许影响效果的禁绝确信息。

其次，咱们的作业流程分为两个阶段：首要是使用深度学习进行开始选择，然后是依据对接技能的精密排序。对接部分由郭林沅队员担任，这是我相对不太熟悉的范畴。因为时刻急迫，对接成为了咱们的另一个难点。对接进程需求很多的核算资源和时刻，而咱们只能快速进行，因而只能对猜测出的前1000个化合物进行对接和精密排序。这或许会使咱们错失一些有用的小分子，但因为时刻约束，咱们无法对此进行更深化的探究。

@上海科技

这次大赛的阅历对您未来的研讨方向有哪些启示或影响？您有哪些新的研讨方案或方针？

@赵其昌

其实，咱们的导师王建新教授一向鼓舞咱们探究和整合整个药物研制流程。他关于学生的使命分配十分考究，期望咱们可以全面把握药物研制的各个环节。每个学生担任流程中的一个特定模块，终究咱们的方针是开宣布一整套完好的药物研制流程。

这样，假如药厂供给一个蛋白质靶标，就像竞赛中的状况相同，咱们就可以依据此研制出一系列可信且有用的小分子药物。然后将这些研讨效果交给药厂，由他们进行后续的生物试验验证。这对咱们来说也是十分有意义的。

最重要的，我十分感谢王建新教授的辅导和支撑，感谢组员赵皓晨，郭林沅，李雅洁，邓超为竞赛做出的不可或缺的奉献。

本次2023上海世界核算生物学立异大赛由上海市生物医药科技产业促进中心主办，我国科学院上海药物研讨所原立异药研讨全国要点试验室、我国银行上海市分行、华为云核算技能有限公司、临港试验室、上海人工智能研讨院、东方美谷企业集团股份有限公司、上海大宁财物运营（集团）有限公司联合主办，上海生物医药公共技能服务有限公司和上海市生物医药产业技能服务渠道详细承办，活动也得到了上海皓元生物医药科技有限公司（MCE我国）协办支撑。

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作者：许织

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