加拿大多倫多大學(xué)的科研人員最新研制出了一套新的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，能生成微小蛋白質(zhì)分子的3D結(jié)構(gòu)。研究人員指出，新算法有望徹底變革藥物的研發(fā)進(jìn)程以及我們對生命的理解。
機(jī)器學(xué)習(xí)加速藥物研發(fā) 重建蛋白質(zhì)分子3D結(jié)構(gòu)
研發(fā)人員之一、多倫多大學(xué)的博士生阿里·普勒賈尼解釋稱，確定蛋白質(zhì)分子的3D原子結(jié)構(gòu)對于理解它們的工作原理及其對藥物治療產(chǎn)生何種反應(yīng)至關(guān)重要。
藥物會附著到特定蛋白質(zhì)分子上，改變其3D形狀及工作方式。理想的藥物一般被設(shè)計(jì)成某種特定形狀，使其僅附著到某個特定的蛋白質(zhì)或與疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)上，而且在其附著到體內(nèi)其他蛋白質(zhì)上時不會出現(xiàn)副作用。
鑒于蛋白質(zhì)比光波波長還小，如果不使用復(fù)雜技術(shù)，如冷凍電子顯微鏡（Cryo-EM）技術(shù)，無法直接看見它們。Cryo-EM技術(shù)使用高能顯微鏡，從不同方位將冷凍蛋白質(zhì)的樣本拍攝出成千上萬張低清晰度圖像，但用這些低清晰度2D圖像拼接出正確的高清3D結(jié)構(gòu)非常困難。
而新算法使用顯微圖像重建了蛋白質(zhì)分子的3D結(jié)構(gòu)，提供了一種更快速、有效地獲得正確蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的方式。研究人員稱，現(xiàn)有技術(shù)需要花費(fèi)數(shù)天甚至數(shù)周，借助多臺計(jì)算機(jī)才能生成一個3D結(jié)構(gòu)，而新方法借助單臺計(jì)算機(jī)幾分鐘就能搞定，有望極大地推動新藥研發(fā)。
多倫多大學(xué)計(jì)算和數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院院長戴維·弗利特解釋說：“新方法主要解決了獲得3D結(jié)構(gòu)的速度和數(shù)量方面的問題。”
普勒賈尼表示：“我們希望這一方法能大大加快新藥研發(fā)進(jìn)程，并讓我們能從原子層面加深對生命的理解。”
