把超算的強(qiáng)大性能轉(zhuǎn)化成解決生命科學(xué)重大問(wèn)題的實(shí)際能力，國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心取得新突破。日前，中心傳來(lái)喜訊，科研團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建新一代性能可移植虛擬篩選框架，可實(shí)現(xiàn)每日1.9萬(wàn)億次蛋白質(zhì)與配體分子對(duì)接的理論計(jì)算速度。若以銀河系中約4000億顆恒星為參照，該框架單日完成的篩選量，相當(dāng)于5個(gè)銀河系的恒星總量，接近整個(gè)人類(lèi)蛋白質(zhì)組的規(guī)模。

　　在現(xiàn)代藥物研發(fā)中，早期發(fā)現(xiàn)階段常被形容為“大海撈針”；虛擬篩選技術(shù)則像一套“智能導(dǎo)航”，幫助科研人員在化合物的海洋中快速鎖定目標(biāo)?！拔覀兓谖锢砘瘜W(xué)原理，在計(jì)算機(jī)上對(duì)化合物數(shù)據(jù)庫(kù)中的分子進(jìn)行預(yù)篩選，識(shí)別出最有可能與靶點(diǎn)結(jié)合的小分子，再做進(jìn)一步生物學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?！眹?guó)家超算無(wú)錫中心高性能研發(fā)中心生命材料部副部長(zhǎng)、新藥發(fā)現(xiàn)平臺(tái)負(fù)責(zé)人沈成介紹。

　　然而，一次虛擬篩選往往需調(diào)用大規(guī)模高性能計(jì)算集群連續(xù)運(yùn)行數(shù)周，成本估算高達(dá)數(shù)千萬(wàn)元，讓絕大多數(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)望而卻步。為此，北京生命科學(xué)研究所/清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院黃牛課題組聯(lián)合山東大學(xué)、清華大學(xué)、國(guó)家超算無(wú)錫中心組成跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，立足“神威”系列超級(jí)計(jì)算機(jī)，圍繞底層硬件架構(gòu)開(kāi)展深度軟件優(yōu)化，研發(fā)高效虛擬篩選軟件。團(tuán)隊(duì)于2022年發(fā)布的首個(gè)版本每日可完成700億配體篩選，性能已達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　“新的框架可以更好地利用新一代‘神威’超算的算力，篩選速度又提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)?！鄙虺筛嬖V記者，團(tuán)隊(duì)在“神威”超算上持續(xù)優(yōu)化算法，推出了全面升級(jí)的SWDOCKP^2框架，目前可同時(shí)對(duì)接8個(gè)蛋白質(zhì)靶標(biāo)結(jié)構(gòu)，達(dá)到每日1.9萬(wàn)億次的理論篩選速度。

　　據(jù)悉，以SWDOCKP^2為核心的藥物發(fā)現(xiàn)計(jì)算平臺(tái)已初步面向國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)及醫(yī)藥企業(yè)開(kāi)放試用，在多類(lèi)首創(chuàng)新藥研發(fā)項(xiàng)目中取得進(jìn)展。北生所已有多個(gè)新藥靶點(diǎn)借助該平臺(tái)取得概念性驗(yàn)證和先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所正基于該平臺(tái)設(shè)計(jì)新型小分子抑制劑，上海科技大學(xué)相關(guān)團(tuán)隊(duì)在嗅覺(jué)受體配體發(fā)現(xiàn)方面取得積極進(jìn)展，北京、上海、蘇州等地的多家新藥研發(fā)企業(yè)也借助平臺(tái)篩選出一批小分子苗頭化合物，為后續(xù)新藥研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

　　以超算之力破局新藥研發(fā)難題，該計(jì)算平臺(tái)不僅打破了長(zhǎng)期以來(lái)的算力資源與技術(shù)壁壘，更將大幅縮短候選藥物的早期發(fā)現(xiàn)周期，降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)及成本。未來(lái)，平臺(tái)將匯聚全球創(chuàng)新力量，加速潛在治療靶點(diǎn)的挖掘與先導(dǎo)化合物的篩選，助力攻克各類(lèi)疑難疾病，推動(dòng)全球創(chuàng)新藥物研發(fā)進(jìn)入高效、普惠的新階段。