最近，首屆上海國際計算生物學創新大賽·藥物篩選AI演算法「淩越」挑戰賽完成初評，86支參賽團隊用人工智慧（AI）演算法研發的約1000個分子進入濕實驗階段，中國科學院上海藥物研究所原創新藥研究全國重點實驗室將透過細胞實驗，驗證這些分子的活性，為抑郁癥、艾爾茨海默病、癲癇、疼痛等神經系統疾病的新藥發現奠定基礎。
舉辦這項大賽，是上海市科委「以賽選項」的創新舉措，符合條件的獲獎團隊將直接納入上海市科技創新行動計劃「計算生物學」專項，得到後續支持，將前沿科技成果轉化為新質生產力。
將AI演算法瞄準神經疾病靶點
計算生物學是一門利用電腦技術研究生物學的交叉學科，計算生物學實驗也稱為幹實驗，傳統的生物學實驗則叫作濕實驗。近年來，隨著人工智慧技術的興起，這門學科實作了跨越式發展。比如，谷歌旗下DeepMind公司開發的「Alpha折疊2」（AlphaFold 2）人工智慧系統在國際蛋白質三維結構預測競賽上奪冠，其預測精度在某些方面非常接近濕實驗測定水平，被美國【科學】雜誌評為2020年十大科學突破之一。
在醫藥行業，人工智慧演算法可提升藥物篩選的多樣性、有效性和效率，讓更多的原創新藥在計算生物學幹實驗中誕生。「藥物發現的一個重要途徑是高通量篩選化合物，由於傳統生物學高通量篩選的試劑耗材成本高、周期長、操作復雜等因素，要發現原創新藥，面臨很大挑戰。」中國科學院上海分院副院長、中國科學院上海藥物研究所原創新藥研究全國重點實驗室主任高召兵說，「AI演算法套用在這個領域，能快速地從幾十萬個化合物中篩選出潛在活性分子，為生物學濕實驗的藥物發現提供源頭分子，對新藥研發具有重大意義。」
首屆上海國際計算生物學創新大賽去年12月啟動。
正因為意義重大，市科委制定了【上海市計算生物學創新發展行動計劃（2023—2025年）】，並設立了上海市科技創新行動計劃「計算生物學」專項。去年12月，在市科委指導下，上海市生物醫藥科技開發中心主辦的首屆上海國際計算生物學創新大賽·藥物篩選AI演算法「淩越」挑戰賽啟動，以NMDA（N-甲基-D-天門冬胺酸）離子通道為靶標，邀請全球5人以下團隊和個人報名參賽，利用華為雲提供的算力發現小分子調節劑。大賽結果將在2024年浦江創新論壇上揭曉。
對神經系統疾病而言，離子通道是僅次於G蛋白偶聯受體的第二大成藥靶點。作為一類興奮性離子型谷胺酸通道，NMDA參與大腦突觸訊號傳遞，具有調控學習記憶和神經系統發育等功能。其功能異常與抑郁癥、艾爾茨海默病、精神分裂癥等多種疾病密切相關。「賽題以NMDA通道家族中尚未被充分研究的GluN1/GluN3A亞型為研究目標，希望透過參賽團隊的創新方案和濕實驗驗證，獲得高活性、高選擇性的小分子調節劑。」高召兵說。
探索以賽選項、以賽選人機制
上海市生物醫藥科技開發中心主任李積宗介紹，本屆大賽總計報名1329人，共組團隊342支。其中，中文頁面報名1316人，英文頁面報名13人。他們共送出了180份創新方案摘要，經過專家組評審，產生113份有效摘要。大賽為透過摘要評審的團隊提供了總價值30萬元的華為雲代金券，讓參賽選手利用這些算力資源，用AI演算法篩選出能與NMDA通道GluN1/GluN3A亞型結合的候選小分子藥物。
結果，86支參賽團隊共篩選出約1000個分子。除了2支團隊送出了自行合成的分子，大多數分子來自賽事主辦方和協辦方（皓元醫藥）提供的化合物資料庫。
這些分子中，哪些有望成為創新藥？目前，中國科學院上海藥物研究所負責的濕實驗驗證工作已啟動。濕實驗包括細胞水平實驗和動物體內實驗，為控制經費和時間成本，大賽驗證工作只做細胞實驗，旨在測試AI演算法設計的分子有多大活性。活性越高，設計這個分子的團隊獲獎可能性越大。根據規定，符合條件的獲獎團隊將得到計算生物學專項支持。在專項經費的資助下，他們可開展動物實驗，把AI輔助研究成果向候選藥物研發階段推進。
「這是一次以賽選項、以賽選人的機制探索。」李積宗表示，大賽名次主要根據濕實驗驗證結果排定，因此與傳統評審方式相比，「以賽選項」更客觀。透過舉辦大賽，還有望在全球範圍內遴選計算生物學人才，實作「以賽選人」。據統計，透過初評的86支團隊中，來自高校的團隊有60支，企業團隊有17支，另有9支團隊未透露所屬單位型別。從地域分布看，這些團隊來自北京、上海、江蘇、浙江、安徽等15個省區市和澳門特別行政區，另有12支團隊未透露所在地區。
除了財政經費，市科委和大賽主辦方還將為獲獎團隊對接資金、科研和產業資源。本屆大賽的聯合主辦單位中，就有中國銀行上海市分行、東方美谷企業集團、上海大寧資產經營集團等機構，它們能為獲獎團隊後續研發和產業化提供有力支撐。
首屆上海國際計算生物學創新大賽的基本資訊
欄目主編：黃海華
來源：作者：俞陶然
