我为祖国做科研 | 探寻“新靶”，助力新药研发“弯道超车”

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我为祖国做科研

探寻“新靶”，助力新药研发“弯道超车”

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      创新药物研发道阻且长。相比于发达国家，我国原创新药的研发起步较晚，具有自主知识产权的创新药物更是十分匮乏。在十九大报告中，“健康中国”被提升为我国的国家战略，为我国自主创新药物的研发架好了“快车道”。目前，如何在新药创制的国际竞争大潮中实现“弯道超车”已经成为我国“重大新药创制”的关键命题。

      药物靶标（以下简称“药靶”）的发现是新药研发“万里长征”的第一步，发现一个新药靶往往会成为一系列创新药物发现的突破口。因此，新药靶的发现已经成为新药源头创新的关键步骤，是我国自主创新药物研发不可或缺的驱动力。

浙江大学药学院IDRB团队

      浙江大学药学院2018级博士生李丰成和他所在的“创新药物研究与生物信息学实验室（IDRB）”在浙江大学药学院朱峰教授的带领下，一直致力于运用高通量组学、生物信息学和人工智能等新技术探寻新型药靶。“新药创制绝非易事，是无数药学人前赴后继共同奔赴的鸿业远图，我们在做的事情，就是让中国新药多一条可选的道路，多一种成功的可能性”，在谈到对自己专业的理解时，李丰成这样说道。

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“数”海淘金，从数据中挖掘真相

      数据是生物信息学分析的根基，没有数据，分析就无从谈起。得益于高通量组学技术的迅猛发展，海量生物医药相关的组学数据正在源源不断地产生，但同时也因为受限于分析所需要的高技术门槛而被束之高阁，鲜有人问津；另一方面，生物医药领域的科研工作者们耗费大量时间、金钱和精力所产出的宝贵实验数据散布在浩如烟海的文献中，难以查阅和二次利用。

团队构建的代表性药学数据平台

“真实可靠的数据是一切分析的基础，只有从数据的沙海里淘出‘真金’，得到的分析结果才能‘经得起火炼’”，抱着这样的初心，李丰成和他所在浙江大学药学院IDRB团队投身于药学相关数据平台的建设。数据平台的建设虽然离不开技术的支持，但更需要的是朴实无华的坚持与韧性，由于文献中有效信息的分布和形式往往无迹可寻，自动化爬虫工具难有用武之地，面对动辄成千上万篇的文献，IDRB团队的研究生们需要逐词逐句地阅读并根据自己的药学知识背景识别和摘录其中的有效信息，有时一看就是一整天。“反复地阅读文献、摘录信息和调试页面的过程是枯燥的，但想到自己现在的工作能够服务于药学人，为国家自主创新药物的研发贡献一份力量，也就有动力了”，李丰成目前已经参与了多项药学大数据或分析平台的构建，相关平台的累积访问量已达四十余万人次，为领域内的研究者提供了宝贵的资源。

团队的硬件平台支持

AI赋能，为药靶发现锤炼利器

      新型药靶的发现是首创药物研发的源头所在，全球每年为此投入巨额研究经费却收效甚微，药靶发现难度巨大，已经成为新药研发的关键瓶颈。

      面对这一难题，李丰成和他所在的IDRB团队敏锐地察觉到人工智能技术（AI）的兴起为药靶发现所带来的新机遇。基于课题组前期积累的数据和算法基础，IDRB团队将AI技术运用到了功能组学研究、可药靶性分析、脱靶效应预测等药靶发现的各个环节当中，对数据预处理、特征提取和模型评估等分析流程进行了算法革新，构建出了一系列新型的药靶发现理论方法。

团队构建的代表性分析平台

      团队里的研究生大多是药学专业，人工智能对他们来说是一个全新的研究领域，在算法的开发的过程会遇到很多困难，研究生们通常需要熬夜调试程序以达到理想的效果。李丰成在参与团队优化组学信号处理策略新方法NOREVA的构建时，就遇到了大规模扫描海量信号处理流程运算速度慢的问题，“涉足一个全新的领域总会遇到许多意想不到的困难”，李丰成说，“但朱老师经常鼓励我们以‘盲人摸象’的方式先上手实操，然后在不断总结中学习到技术的全貌”。经过不断的摸索尝试，团队最终成功将并行计算架构引入代谢组学数据处理，将运算效率提升了10倍以上，相关研究成果也成功发表在国际核心期刊Nucleic Acid Research和Nature Protocols上。

团队发表的基于机器学习和并行计算的代表性研究工作

他山之石，在交流中寻求精进

      IDRB团队的研究生们每年都会在朱老师的带领下参加学术交流活动，在药学相关领域的国际学术活动中经常能看到团队成员们活跃的身影。研究生们不仅能以口头汇报和学术海报的形式向领域内研究者们展示自己的研究成果，也能在与其他研究领域学者们沟通交流中拓宽学术视野、启迪研究思维。在参加真实世界健康大数据研讨会时，李丰成第一次进行了口头报告，汇报了他基于非靶向代谢组学的肿瘤标志物稳定识别方法研究后，会场的专家对他的研究提出了许多宝贵意见，“收获颇丰，发现了很多我们注意不到的生物学和统计学的问题，对我的研究帮助很大”。

IDRB研究团队参加学术交流活动

      参加学术会议的经历让李丰成注意到了学术交流的重要性，虽然校内有许多不同专业的研究生都在使用生物信息学进行科学研究，但由于缺乏沟通渠道，他们相互之间几乎没有交流的机会。因此，为了给不同院系的生物信息学研究生们提供交流与合作的平台，李丰成与其他学院的研究生一同成立了浙江大学学生 BioLinkX 生物信息学协会，并通过协会提名和竞选投票当选为协会副会长。目前，协会已有百余名从事生物信息学相关研究的硕博研究生加入。协会还积极与浙江省生物信息学学会理事长陈铭老师沟通交流，计划在学会下筹建学生交叉创新委员会，进一步为校内研究生与学会会员提供学术交流机会。

团队年终总结大会上对BioLinkX的介绍

结

语

      科学研究固然离不开灵光一现的才思，但更需要是孜孜不辍的坚持和年深日久的积累，在IDRB团队二十余位师生的共同努力下，团队目前已发表SCI论文120余篇，获批软件著作权10余项。

      研究生阶段的科研经历让IDRB团队的研究生们得到了科研能力和学术思维的提升，也让他们对药学院“明德弘药”的院训也有了更深刻的理解与感悟。作为新时代的浙大药学人，IDRB团队的研究生们时刻谨记自身肩负的“为人类健康，创一流药学”光荣使命，他们中的很多毕业生在毕业后依然坚守在药学科研工作的第一线，为我国自主创新药物的研发奉献自己的光和热，为全人类的健康事业的发展贡献中国力量。

博会出品

编辑 | 杨雪妍

责编 | 徐晨期 张雅怡