“AI蛋白質(zhì)折疊技術(shù)奠基人”許錦波：智能生命科學(xué)將帶來更大福祉
4月21日,未來論壇主辦的“2022理解未來科學(xué)講座”上,AI蛋白質(zhì)設(shè)計平臺公司分子之心(MoleculeMind)創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家許錦波教授發(fā)表演講。
AI正在推動智能生命科學(xué)大踏步地向前發(fā)展。4月21日，未來論壇主辦的“2022理解未來科學(xué)講座”上，AI蛋白質(zhì)設(shè)計平臺公司分子之心（MoleculeMind）創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家許錦波教授發(fā)表演講，并與中國工程院院士、鵬城實驗室主任高文教授,未來論壇理事、北京大學(xué)李兆基講席教授謝曉亮展開對話，探討智能生命科學(xué)的未來發(fā)展趨勢。
許錦波教授(左上)與高文教授(中)、謝曉亮教授(右上)展開對話
許錦波教授認(rèn)為，未來十年，AI驅(qū)動的智能生命科學(xué)將迎來巨大的發(fā)展機會，一方面AI已被驗證對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測價值巨大，大分子預(yù)測、優(yōu)化、設(shè)計將有大的提升，用于治療疾病及推動社會生產(chǎn)進步，另一方面，AI也將會用于預(yù)測基因變異跟疾病的關(guān)系，提高人類的生命質(zhì)量。
許錦波教授是AI蛋白質(zhì)領(lǐng)域的頂級計算生物學(xué)家，他深耕蛋白質(zhì)領(lǐng)域20余年，被業(yè)界譽為“AI蛋白質(zhì)折疊技術(shù)奠基人”。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測難題已經(jīng)困擾了科學(xué)家?guī)资?，直到近幾年，用AI預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)取得了重大的突破，并獲得了的關(guān)注。2021年，全球科學(xué)家兩大頂級期刊《科學(xué)》、《自然》都將其列為當(dāng)年的十大科學(xué)突破，《麻省理工科技評論》也將其納入“2022年十大突破性技術(shù)“榜單。
這些重大突破的源頭，來自許錦波教授2016年的一項研究成果——RaptorX-Contact方法。他在全球首次證明了深度學(xué)習(xí)方法可以大幅度提高蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的精度，90%的蛋白質(zhì)形狀正確預(yù)測成為可能，甚至有50-60%的高分辨率預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，分子生物學(xué)界的研究范式從基于序列的研究轉(zhuǎn)向基于結(jié)構(gòu)的研究，進而促進了基于結(jié)構(gòu)的藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計，提高了蛋白質(zhì)從頭設(shè)計的效率。
2020年，谷歌旗下DeepMind公司開發(fā)的AlphaFold2算法在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測方面取得突破，也正是基于這一方法。
許錦波認(rèn)為，AI將持續(xù)對生命科學(xué)帶來巨大的幫助。一方面生命科學(xué)已經(jīng)走進“大數(shù)據(jù)階段”，可以產(chǎn)生AI所需的海量數(shù)據(jù),另一方面，生命科學(xué)十分復(fù)雜，較難用簡單的理論或數(shù)學(xué)公式來描述生命現(xiàn)象。而AI恰好擅長描述各種變量之間的復(fù)雜關(guān)系。
隨著AI與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能的預(yù)測和設(shè)計結(jié)合愈加深入，相關(guān)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用空間也在逐漸打開。例如,通過AI對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能進行預(yù)測，可以幫助人們深入了解包括癌癥、遺傳病等諸多頑疾的發(fā)病機理,進而找到治療更精準(zhǔn)的路徑；同時，借助AI進行蛋白質(zhì)優(yōu)化，還可以極大地提升大分子藥物的研發(fā)效率、降低成本，而大分子藥物因功效普遍較化學(xué)藥更高且毒副作用小，近年來得到醫(yī)療產(chǎn)業(yè)界越來越多的關(guān)注。除了醫(yī)療產(chǎn)業(yè)以外，蛋白質(zhì)可用作為諸如酶和激素之類的生物催化劑,在食品、化工、能源、環(huán)境工程等諸多領(lǐng)域有有著廣泛的應(yīng)用，因此AI蛋白質(zhì)設(shè)計在這些領(lǐng)域的想象力同樣巨大。
“產(chǎn)學(xué)研用”一體化也是許錦波教授推崇的智能生命科學(xué)發(fā)展路徑。近日，他宣布成立AI蛋白質(zhì)設(shè)計平臺公司“分子之心（MoleculeMind）”，在國內(nèi)組建了一支擁有全球計算生物專家的專業(yè)團隊,并與國家級生命科學(xué)實驗室合作，針對AI蛋白質(zhì)預(yù)測與設(shè)計開展科研攻關(guān)和工業(yè)應(yīng)用。分子之心還推出了一個擁有自主的AI大分子優(yōu)化與設(shè)計平臺“MoleculeOS”，運用數(shù)據(jù)驅(qū)動的深度學(xué)習(xí)方法，幫助行業(yè)專家快速識別和產(chǎn)生合適的蛋白質(zhì)，快速將實驗室研究成果規(guī)?；渡涞焦I(yè)級應(yīng)用。其既可用于多肽、抗體、酶和小蛋白的研究和設(shè)計，將大分子創(chuàng)新藥的研發(fā)變成可預(yù)測、可編程,為藥物研發(fā)全流程提效，也可靈活且廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、材料、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的蛋白質(zhì)優(yōu)化與設(shè)計。
