新冠药物筛选效率提升200倍 中国新一代天河超算入围戈登贝尔奖评选
11月5日晚,據(jù)央視報道,在天河新一代超級計算機上完成的“基于自由能微擾-絕對結(jié)合自由能方法的大規(guī)模新冠藥物虛擬篩選”工作成功入圍2021年度的戈登貝爾新冠特別獎,這是我國首次入圍該特別獎獎項。
該成果由中國科學院上海藥物所陳凱先院士、北京航空航天大學錢德沛教授和荷蘭阿姆斯特丹大學Hans Westerhoff教授提名推薦。
通過利用天河新一代超級計算機的超大規(guī)模算力,使用國際領(lǐng)先的藥物-靶標結(jié)合精準評價計算方法,實現(xiàn)了新冠應急藥物(有效降低致死率和重癥率)的快速篩選和發(fā)現(xiàn)。
團隊以新冠病毒的M-Pro和TMPRSS2等重要靶點為研究對象,對來源于美國FDA(食藥監(jiān)局)批準上市及成熟商業(yè)庫的近180萬種小分子與靶點的復合物進行計算評價,在一周內(nèi)完成了50余萬個復雜分子動力學模擬任務(wù),并篩選出98個化合物,其中50個化合物在生物活性測試中表現(xiàn)出較高活性,命中率達到51%,是當前國際最高水平。
計算篩選得到的雙嘧達莫藥物已完成100多例的臨床試驗,其結(jié)果表明:雙嘧達莫干預三周后,新冠重型患者臨床癥狀明顯改善,達到87.5%的出院率,明顯優(yōu)于對照組40%出院率,無死亡案例,無轉(zhuǎn)成危重型案例,該藥能提高治愈率并降低病亡率。
該藥與阿比多爾合用后,新冠普通型患者的出院率為100%,平均出院時間為7天,比阿比多爾單用提前了4天,顯示出良好的治療效果。
根據(jù)實際測算,在天河新一代超級計算機的支撐下,基于自由能微擾-絕對結(jié)合自由能方法的藥物篩選效能提升了200倍。
該項成果對于實現(xiàn)針對突發(fā)疫情的快速藥物響應,具有極為重要的現(xiàn)實意義。
同時,基于天河新一代超級計算平臺,天津超算中心還聯(lián)合了天津中醫(yī)藥大學張伯禮院士團隊開展治療新冠的中藥有效成分篩選工作,開展中藥現(xiàn)代化研究。
戈登貝爾獎是國際上高性能計算應用領(lǐng)域的最高學術(shù)獎項,被稱為“超算領(lǐng)域的諾貝爾獎”,由ACM每年評選和頒發(fā),具有較大的國際影響力。
由于新冠疫情的暴發(fā),ACM于2020年首次設(shè)立了戈登貝爾獎新冠特別獎(ACM Gordon Bell Special Prize for HPC-Based COVID-19 Research),以表彰在“超算抗疫”方面取得的杰出研究成果。
其評價的主要標準為:通過高性能計算的應用和創(chuàng)新,對理解疾病本質(zhì)、控制疾病傳播或發(fā)現(xiàn)有效治療手段作出重要貢獻。
2020年該獎項有6項成果入圍,全部被美國包攬。
總結(jié)
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