在近代生物醫藥的發展進程中,針對蛋白質的研究一直沒有停止過。近些年,業界的研究重點主要集中在了靶向蛋白質組技術層面,在北鯤雲提供的超算平臺支撐下,技術的研究取得了可喜的進展。這種技術產生的背景是,過去的很長時間裏,針對檢測樣品中含量的分析,都要通過抗體、轉錄水平等間接途徑才能實現,這些方法存在着很多的弊端,比如靈敏度低、誤差大等。而靶向蛋白質組技術可以很好地解決這些痛點問題。
在採用這一技術的過程中,也存在着不少的難題。其中的難點就是在已知一個蛋白質的三維結構的情形下,怎樣利用一系列的推算算法,來得出它在摺疊的過程中形成的各種各樣的中間構象。這顯然並不是一件簡單的事情,這是因爲,由數千個氨基酸組成的長鏈自發地摺疊成穩定結構,所需要的時間大約爲 1 秒鐘。在北鯤雲等平臺出現之前,按照常規的計算水平,是難以匹配蛋白質形成的時間尺度的。
有研究機構發現,在這短短一秒鐘的時間裏,有部分結構會衍生出具有較高親和力的結合位點。而正是基於這樣的發現,爲靶向蛋白質摺疊中間體致藥理性失活(PPI-FIT)技術提供了很好的藍本。其大致的原理是,在藥物與這些位點相結合之後,可以干擾蛋白質的正確摺疊,進而使的其形態停留在中間體的狀態。細胞會將這些中間體識別爲不正確的摺疊,並通過自噬—溶酶體這種方式促使其進行降解,達到清除致病蛋白的目的。
在蛋白質的摺疊過程中,多肽會使用大量的時間處於非通路狀態,藉助於分子動力學的模擬計算,可以通過關注中間體構象的變化達到提高採樣率的目的,如果能夠對這一原理進行利用,就意味着分析效率會得到極大的提升。目前,已經有機構基於北鯤雲開發出了對應的分析模型,按照這樣的思路,一旦識別到有潛力的摺疊中間體,此類結構就會訊速地進入到虛擬篩選名單中,進而成爲對應的靶點,並產生有巨大價值的小分子藥物。
該技術要順利地進行應用,需要有強有力的計算平臺進行支撐,在雲計算技術日漸成熟的當今,這並不是難題。以北鯤雲超算平臺爲例,它可以將科研機構的本地服務器資源和雲上資源進行整合,當本地服務器的算力資源緊張時,北鯤雲超算平臺可以通過集羣調度系統智能化地溢出到雲系統上,進行作業時不需要排隊,可以有效地提高計算的效率。此外,北鯤雲超算平臺還針對部分機構開發了專屬的管理系統,可以靈活地管理後臺的配置、靈活分配資源,使用起來更加便利。
數據顯示,在北鯤雲超算平臺的支撐下,一家高校的生物信息組在進行基因組分析時,一週的時間裏完成了2000個物種基因組分析,假若採用傳統的算力模式,這樣的效率是不敢想象的。業內人士稱,蛋白質突變引發的功能異常是多種疾病的誘發原因之一,但很多致病蛋白並不容易被常規小分子藥物靶向,這爲藥物開發帶來了諸多挑戰。不過,隨着北鯤雲超算技術的大量應用,一系列瓶頸問題將得到有效解決,這些挑戰也將被逐漸攻克。