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青岛早报:用超算建全球虚拟版“本草纲目”
中国 青岛 崂山网站 www.laoshan.gov.cn 发布时间:2018-01-09

    为了一个共同的梦想,杨金波和赵晨阳夫妇放弃美国优越的生活,毅然来到崂山区,甚至连同导师也被邀请来到崂山,投身到海洋药物研发事业中。从去年开始,这个团队带领5国专家组启动了一项全球壮举,使用超级计算机技术筛选所有陆地与海洋的小分子,以建立全球开放共享的虚拟药物数据库,全力助推国际药物研发。昨天,记者赶到青岛海洋生物医药研究院,采访了杨金波教授。 
背景 
山东老乡离开美国安家崂山 
    “我是济宁人,跟你是山东老乡,当初选择崂山区,这也是一个原因。 ”昨天下午,记者来到青岛海洋生物医药研究院,见到了杨金波教授。 
    杨金波教授2001年博士毕业后,就到美国克利夫兰医学中心开展博士后研究工作,师从国际著名生物学家、美国三院院士乔治·斯塔克教授。美国克利夫兰医学中心可是全美第二大医学机构,杨金波从博士后到研究教授,在那里一直工作了15年。他的爱人赵晨阳教授作为理学双博士,后来也来到该中心工作。 
    在美国工作了15年的杨金波夫妇在生物医学研究上已经取得了不少创新成果。虽然国外的工作条件优越,生活也很安逸,但是他们的心始终惦记着祖国,也渴望回国能够更好地发展。“为了找到一个合适的平台回国发展,我们寻找了5年多的时间,其中主动邀请我们加盟的城市有不少,有一些地方我们也曾经去考察过,但最终我还是选择了青岛崂山。 ”杨金波教授说。 
    杨金波教授给记者讲述了他与中国工程院院士管华诗相遇的故事。“一个偶然的机会,兰州大学的校友告诉我,管华诗院士在崂山成立了海洋生物医药研究院。我也了解到这个研究院在海洋药物研发尤其是海洋糖药物研发水平上,处于国际领先地位。另外,国家首个挂牌试运行的青岛海洋科学与技术国家实验室也落户在青岛。更为难得的是国家实验室与海洋药物研究院共同成立了海洋创新药物筛选与评价平台,也在寻觅合适的科学家担任负责人。再加上崂山区很适合居住,特别是科技水平在青岛乃至山东省都走在前列,现在有了这个平台,正好跟我们夫妻俩的专业相契合,所以我们来了。 ” 
    杨金波教授清楚地记得2015年11月18日上午的场景。为了能早日与管华诗院士相见,杨金波提前一天专程从美国飞回国内,第二天一大早就来到管院士的办公室,在1个小时的畅谈中,他被管华诗院士“海济苍生”的热忱和使命感所感动,“管华诗院士了解了我爱人的学习与工作情况后,邀请我们夫妇一起加盟,我高兴地答应了。 ” 
行动 
动员在美同事来崂山发展 
    “回到美国,我把跟管院士见面的情况告诉了爱人,并且说要举家全职回国工作,爱人也是二话不说全力支持。 ”杨金波教授告诉记者,其实当时正在上二年级的大女儿基本上只会说英语,小儿子也将要上一年级,虽然举家回国有一点困难,但是都阻挡不了他们回国的决心。 
    来到崂山后,杨金波受聘为青岛海洋生物医药研究院首席科学家,并被任命为青岛海洋科学与技术国家实验室海洋创新药物筛选与评价平台主任,负责组建研发团队。 “我回国后,原先一些在美国一起工作的同事也深受触动,多人也表示愿意加盟到我们的团队中来,随后,我花了3个月时间动员他们,最终陆续有5位同事也落户到我们的研究院。 ” 
    更让杨金波激动的是,自己的恩师乔治·斯塔克教授在得知他要举家全职回国工作后,专门了解了青岛以及青岛海洋生物医药研究院的情况后,也加盟到青岛海洋生物医药研究院,并被聘为研究院与海洋国家实验室战略科学家。不光是科学家伉俪举家落户崂山,连同老师一起到崂山搞科研,在业界引起轰动,故事被传为美谈。“有了恩师的支持,有了管华诗院士的指导,我们的目标就是要建设海洋药物研发国际协同创新中心。 ”杨金波教授这样说。 
计划 
解决海洋药物研发三大难题 
    “在海洋医药领域,长期以来,都是发现多,发明少;文章多,产品少。”在确定科研主攻课题会议上,我国著名的海洋药物学家、中国现代海洋药物研究的开拓者与奠基人之一的管华诗院士这样说道。 
    杨金波教授告诉记者,相比较于陆生药物来说,目前海洋药物研发遭遇了三大瓶颈。首先是海洋资源的获取有难度,全球海洋生物据估计有100余万种,但是目前已知的只有25万多种,其余的还是未知。其次是海洋生物的活性物质因适应于特殊环境,一旦改变环境后,生物活性的合成难以保持。第三就是分离纯化得到的海洋生物活性物质的量比较小,难以用常规药物筛选及活性分析手段进行研究,“现在上市的海洋药物只有13种,而陆地来源的药物却高达数千种,主要就是因为海洋药物研发遭遇的这3个瓶颈问题。 ” 
    “我们就是要利用计算机药物筛选技术,来解决海洋药物研发的瓶颈问题。 ”杨金波教授说,之前,计算机药物筛选技术只有个别科研院所及大型药企中小规模使用,在业界并未形成规模化,而海洋国家实验室有一个智能超算平台,该平台可以实现每秒2600万亿次的计算,从而就可以实现这项技术的大规模应用。 
    2017年3月15日,又是一个让杨金波教授激动的日子。经过多轮全球视频电话研讨会议,由杨金波教授所在的药物研发平台牵头,联合国家实验室智能超算平台,来自中国、美国、英国、法国、西班牙等5国的20余个团队共同参与启动了“智能超算药物组学计划”,该计划将使用超算平台进行大规模运算,从而寻找到更多的海洋创新药物,以造福全人类。这是全球首次如此大规模筛选药物活性分子。 
揭秘 
为啥要用超算筛选药物分子 
    为啥要启动这个计划,计划将怎么来运作,预计多长时间完成,会达到什么目标呢?昨天,青岛早报记者请杨金波教授就这计划做了一下科普。 
    “通常情况下,人得病实际上是控制细胞正常生命活动的某些蛋白功能发生了异常,这些蛋白通常被称为药物靶点。我们需要使用药物分子来治疗,好比是用一个膏药贴在这个靶点上,让这个疾病相关蛋白分子无法发挥作用了,也就失去了致病的作用了。我们要做的工作就是寻找足够多的可以治病的药物分子。 ”杨金波教授介绍,此次筛选计划要囊括全球已知的所有陆地生物、海洋生物来源的小分子,共涉及到4000多万个陆生小分子、3余万个海洋小分子,要对应已经知道的近千个疾病药物靶点。 
    “我们除了使用海洋国家实验室的超算平台,还使用了济南、无锡的超算平台的部分资源,这些电脑24小时进行运算,已经过去了9个月时间,到现在才完成了全部工作量的五分之一,预计到2020年才能全部完成。”杨金波教授告诉记者,这个计划要耗资上亿元,光是电脑运行一年的电费就要花费数百万元,产生的数据量也是一个天文数字。 
目标 
将来要建3个“地球级”数据库 
    杨金波教授的团队完成这个超算计划后,要建立三大数据库,其中之一就是建立全球首个共享虚拟药物数据库,这个数据库的信息量将非常浩瀚。再就是要建立一个海洋药物分子的信息库,借助这个信息库,可以查到任何一个海洋化合物的分子的结构、来源。最后就是要建立一个药物苗头分子数据库,这个数据库可是无价之宝,使用该数据库可以让全球科学家找到创新海洋药物的效率比现在提升上千倍。 
    “借助我们的超算药物计划,我们将产出一批发明专利,并将研发一批海洋药物,从而打造全球海洋药物发现的制高点。 ”杨金波教授说。 
本版撰稿 记者 陈勇 通讯员王兴 张绪霞 图片均为本人提供