靶向蛋白質組技術研發進入快車道,北鯤雲超算爲技術順利推進提供有力支撐

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過去的很長時間裏,針對檢測樣品中含量分析,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

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。基於這樣的發現,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,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產生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,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

 

 

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