记者 俞陶然
最近，首届上海国际计算生物学创新大赛·药物筛选AI算法“凌越”挑战赛完成初评，86支参赛团队用人工智能算法研发的约1000个分子进入湿实验阶段，中国科学院上海药物研究所原创新药研究全国重点实验室将通过细胞实验，验证这些分子的活性，为抑郁症、阿尔茨海默病、癫痫、疼痛等神经系统疾病的新药发现奠定基础。
举办这项大赛是上海市科委“以赛选项”的创新举措，符合条件的获奖团队将直接纳入上海市科技创新行动计划“计算生物学”专项，得到后续支持，将前沿科技成果转化为新质生产力。
将AI算法瞄准神经疾病靶点
计算生物学是一门利用计算机技术研究生物学的交叉学科，计算生物学实验也被称为干实验，而传统的生物学实验则被称为湿实验。近年来，随着人工智能技术的兴起，这门学科实现了跨越式发展。谷歌旗下DeepMind公司开发的“阿尔法折叠2”（AlphaFold 2）人工智能系统在国际蛋白质三维结构预测竞赛上夺冠，预测精度在某些方面非常接近湿实验测定水平，被美国《科学》杂志评为2020年十大科学突破之一。
在医药行业，人工智能算法可提升药物筛选的多样性、有效性和效率，让更多的原创新药在计算生物学干实验中诞生。“药物发现的一个重要途径是高通量筛选化合物，由于传统生物学高通量筛选的试剂耗材成本高、周期长、操作复杂等因素，要发现原创新药，面临很大挑战。”中国科学院上海分院副院长、中国科学院上海药物研究所原创新药研究全国重点实验室主任高召兵说，“AI算法应用在这个领域，能快速地从几十万个化合物中筛选出潜在活性分子，为生物学湿实验的药物发现提供源头分子，对新药研发具有重大意义。”
正因为意义重大，市科委制定了《上海市计算生物学创新发展行动计划（2023—2025年）》，并设立了上海市科技创新行动计划“计算生物学”专项。去年12月，在市科委指导下，上海市生物医药科技发展中心主办的首届上海国际计算生物学创新大赛·药物筛选AI算法“凌越”挑战赛启动，以NMDA（N-甲基-D-天冬氨酸）离子通道为靶标，邀请全球5人以下团队和个人报名参赛，利用华为云提供的算力发现小分子调节剂。大赛结果将在2024年浦江创新论坛上揭晓。
对神经系统疾病而言，离子通道是仅次于G蛋白偶联受体的第二大成药靶点。作为一类兴奋性离子型谷氨酸通道，NMDA参与大脑突触信号传递，具有调控学习记忆和神经系统发育等功能。其功能异常与抑郁症、阿尔茨海默病、精神分裂症等多种疾病密切相关。“赛题以NMDA通道家族中尚未被充分研究的GluN1/GluN3A亚型为研究目标，希望通过参赛团队的创新方案和湿实验验证，获得高活性、高选择性的小分子调节剂。”高召兵说。
探索以赛选项以赛选人机制
上海市生物医药科技发展中心主任李积宗介绍，本届大赛总计报名1329人，共组团队342支。其中，中文页面报名1316人，英文页面报名13人。他们共提交180份创新方案摘要，经过专家组评审，产生113份有效摘要。大赛为通过摘要评审的团队提供了总价值30万元的华为云代金券，让参赛选手利用这些算力资源，用AI算法筛选出能与NMDA通道GluN1/GluN3A亚型结合的候选小分子药物。
结果，86支参赛团队共筛选出约1000个分子。除了2支团队提交了自行合成的分子，大多数分子来自赛事主办方和协办方（皓元医药）提供的化合物数据库。
这些分子中，哪些有望成为创新药？目前，中国科学院上海药物研究所负责的湿实验验证工作已启动。湿实验包括细胞水平实验和动物体内实验，为控制经费和时间成本，大赛验证工作只做细胞水平实验，旨在测试由AI算法设计的分子有多大活性。活性越高，设计这个分子的团队获奖可能性越大。根据规定，符合条件的获奖团队将得到计算生物学专项支持。在专项经费的资助下，他们可开展动物实验，把AI辅助研究成果向候选药物研发阶段推进。
“这是一次以赛选项、以赛选人的机制探索。”李积宗表示，大赛名次主要根据湿实验验证结果排定，因此与传统评审方式相比，“以赛选项”更客观。通过举办大赛，还有望在全球范围内遴选计算生物学人才，实现“以赛选人”。
除了财政经费，市科委和大赛主办方还将为获奖团队对接资金、科研和产业资源。本届大赛的联合主办单位中，就有中国银行上海市分行、东方美谷企业集团、上海大宁资产经营集团等机构，它们能为获奖团队后续研发和产业化提供有力支撑。
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