1月9日，清華大學(xué)發(fā)布重磅科研成果：該校智能產(chǎn)業(yè)研究院（AIR）教授蘭艷艷聯(lián)合生命學(xué)院、化學(xué)系團(tuán)隊，研發(fā)出AI驅(qū)動的超高通量藥物虛擬篩選平臺DrugCLIP，相關(guān)研究成果登上國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。該平臺將新藥篩選速度提升百萬倍，首次實現(xiàn)人類基因組級靶點全覆蓋篩選，推動新藥研發(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，是為疾病靶點匹配適配小分子，過程如同大海撈針。人體內(nèi)有2萬多種蛋白質(zhì)，不少是抗病關(guān)鍵靶點，但目前能應(yīng)用靶向藥的靶點僅占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1萬個靶點、每個靶點匹配10億個候選分子，一臺電腦連軸轉(zhuǎn)也得數(shù)百年。因此，現(xiàn)有藥物研發(fā)只能在少量靶點和小規(guī)模分子上進(jìn)行，大量潛在治療靶點和藥物被埋沒。”蘭艷艷在接受科技日報記者采訪時介紹。

DrugCLIP則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)化為計算機(jī)可快速識別的專屬信號，無需逐步模擬結(jié)合過程，實現(xiàn)小分子與靶點的自動精準(zhǔn)匹配。

蘭艷艷坦言，研發(fā)初期，團(tuán)隊對篩選準(zhǔn)確性并無十足把握，但首次實驗室實驗便獲成功，初步驗證了平臺的有效性。

研究表明，DrugCLIP篩選藥物的速度優(yōu)勢極為亮眼。在普通高性能電腦上，DrugCLIP單日可完成31萬億次匹配計算，篩選100萬個候選分子僅需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，從免費開源到共建產(chǎn)業(yè)生態(tài)

DrugCLIP的精準(zhǔn)度在實際應(yīng)用中同樣經(jīng)得住檢驗。據(jù)蘭艷艷介紹，聯(lián)合團(tuán)隊先針對抑郁癥相關(guān)靶點進(jìn)行實驗，讓平臺從160萬個候選分子中精準(zhǔn)篩選出100個潛力分子，其中15%被證實可有效作用于靶點，12個分子結(jié)合效果優(yōu)于常用抗抑郁藥，成效均通過生物、化學(xué)實驗驗證。

團(tuán)隊還攻克了一個科研“硬骨頭”：一個與腫瘤、帕金森病密切相關(guān)的靶點，此前從未找到適配小分子，團(tuán)隊先以AI預(yù)測其蛋白結(jié)構(gòu)，再用DrugCLIP篩選，50個潛力分子中10個可成功結(jié)合，2個能有效抑制靶點活性，印證平臺適配有無現(xiàn)成結(jié)構(gòu)的各類靶點，適用場景廣泛。

“此前AI預(yù)測系統(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。”蘭艷艷說。

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

蘭艷艷表示，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，加速新靶點與First-in-class藥物（首創(chuàng)新藥）發(fā)現(xiàn)。團(tuán)隊將持續(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)。