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科學家夫婦從美國回國來嶗山 聯合五國專家用超算建全球虛擬版“本草綱目”

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為了一個共同的夢想, 楊金波和趙晨陽夫婦放棄美國優越的生活, 毅然來到嶗山區, 甚至連同導師也被邀請來到嶗山, 投身到海洋藥物研發事業中。 從去年開始, 這個團隊帶領5國專家組啟動了一項全球壯舉, 使用超級電腦技術篩選所有陸地與海洋的小分子, 以建立全球開放共用的虛擬藥物資料庫, 全力助推國際藥物研發。

背景:山東老鄉離開美國安家嶗山

楊金波教授

“我是濟寧人, 跟你是山東老鄉, 當初選擇嶗山區, 這也是一個原因。 ”記者來到青島海洋生物醫藥研究院, 見到了楊金波教授。

楊金波教授2001年博士畢業後, 就到美國克利夫蘭醫學中心開展博士後研究工作, 師從國際著名生物學家、美國三院院士喬治·斯塔克教授。 美國克利夫蘭醫學中心可是全美第二大醫學機構, 楊金波從博士後到研究教授, 在那裡一直工作了15年。

他的愛人趙晨陽教授作為理學雙博士, 後來也來到該中心工作。

在美國工作了15年的楊金波夫婦在生物醫學研究上已經取得了不少創新成果。 雖然國外的工作條件優越, 生活也很安逸, 但是他們的心始終惦記著祖國, 也渴望回國能夠更好地發展。 “為了找到一個合適的平臺回國發展, 我們尋找了5年多的時間, 其中主動邀請我們加盟的城市有不少, 有一些地方我們也曾經去考察過, 但最終我還是選擇了青島嶗山。 ”楊金波教授說。

楊金波教授給記者講述了他與中國工程院院士管華詩相遇的故事。 “一個偶然的機會, 蘭州大學的校友告訴我, 管華詩院士在嶗山成立了海洋生物醫藥研究院。 我也瞭解到這個研究院在海洋藥物研發尤其是海洋糖藥物研發水平上,

處於國際領先地位。 另外, 國家首個掛牌試運行的青島海洋科學與技術國家實驗室也落戶在青島。 更為難得的是國家實驗室與海洋藥物研究院共同成立了海洋創新藥物篩選與評價平臺, 也在尋覓合適的科學家擔任負責人。 再加上嶗山區很適合居住, 特別是科技水準在青島乃至山東省都走在前列, 現在有了這個平臺, 正好跟我們夫妻倆的專業相契合, 所以我們來了。 ”

楊金波教授清楚地記得2015年11月18日上午的場景。 為了能早日與管華詩院士相見, 楊金波提前一天專程從美國飛回國內, 第二天一大早就來到管院士的辦公室, 在1個小時的暢談中, 他被管華詩院士“海濟蒼生”的熱忱和使命感所感動,

“管華詩院士瞭解了我愛人的學習與工作情況後, 邀請我們夫婦一起加盟, 我高興地答應了。 ”

行動:動員在美同事來嶗山發展

趙晨陽教授

“回到美國, 我把跟管院士見面的情況告訴了愛人, 並且說要舉家全職回國工作,

愛人也是二話不說全力支持。 ”楊金波教授告訴記者, 其實當時正在上二年級的大女兒基本上只會說英語, 小兒子也將要上一年級, 雖然舉家回國有一點困難, 但是都阻擋不了他們回國的決心。

來到嶗山后, 楊金波受聘為青島海洋生物醫藥研究院首席科學家, 並被任命為青島海洋科學與技術國家實驗室海洋創新藥物篩選與評價平臺主任, 負責組建研發團隊。 “我回國後, 原先一些在美國一起工作的同事也深受觸動, 多人也表示願意加盟到我們的團隊中來, 隨後, 我花了3個月時間動員他們, 最終陸續有5位同事也落戶到我們的研究院。 ”

楊金波教授和恩師喬治·斯塔克教授(右)合影

更讓楊金波激動的是,自己的恩師喬治·斯塔克教授在得知他要舉家全職回國工作後,專門瞭解了青島以及青島海洋生物醫藥研究院的情況後,也加盟到青島海洋生物醫藥研究院,並被聘為研究院與海洋國家實驗室戰略科學家。不光是科學家伉儷舉家落戶嶗山,連同老師一起到嶗山搞科研,在業界引起轟動,故事被傳為美談。“有了恩師的支持,有了管華詩院士的指導,我們的目標就是要建設海洋藥物研發國際協同創新中心。 ”楊金波教授這樣說。

計畫:解決海洋藥物研發三大難題

“在海洋醫藥領域,長期以來,都是發現多,發明少;文章多,產品少。”在確定科研主攻課題會議上,我國著名的海洋藥物學家、中國現代海洋藥物研究的開拓者與奠基人之一的管華詩院士這樣說道。

楊金波教授告訴記者,相比較于陸生藥物來說,目前海洋藥物研發遭遇了三大瓶頸。首先是海洋資源的獲取有難度,全球海洋生物據估計有100余萬種,但是目前已知的只有25萬多種,其餘的還是未知。其次是海洋生物的活性物質因適應於特殊環境,一旦改變環境後,生物活性的合成難以保持。第三就是分離純化得到的海洋生物活性物質的量比較小,難以用常規藥物篩選及活性分析手段進行研究,“現在上市的海洋藥物只有13種,而陸地來源的藥物卻高達數千種,主要就是因為海洋藥物研發遭遇的這3個瓶頸問題。 ”

“我們就是要利用電腦藥物篩選技術,來解決海洋藥物研發的瓶頸問題。 ”楊金波教授說,之前,電腦藥物篩選技術只有個別科研院所及大型藥企中小規模使用,在業界並未形成規模化,而海洋國家實驗室有一個智慧超算平臺,該平臺可以實現每秒2600萬億次的計算,從而就可以實現這項技術的大規模應用。

2017年3月15日,又是一個讓楊金波教授激動的日子。經過多輪全球視頻電話研討會議,由楊金波教授所在的藥物研發平臺牽頭,聯合國家實驗室智慧超算平臺,來自中國、美國、英國、法國、西班牙等5國的20餘個團隊共同參與啟動了“智慧超算藥物組學計畫”,該計畫將使用超算平臺進行大規模運算,從而尋找到更多的海洋創新藥物,以造福全人類。這是全球首次如此大規模篩選藥物活性分子。

揭秘:為啥要用超算篩選藥物分子

海洋藥物活性測定

為啥要啟動這個計畫,計畫將怎麼來運作,預計多長時間完成,會達到什麼目標呢?

“通常情況下,人得病實際上是控制細胞正常生命活動的某些蛋白功能發生了異常,這些蛋白通常被稱為藥物靶點。我們需要使用藥物分子來治療,好比是用一個膏藥貼在這個靶點上,讓這個疾病相關蛋白分子無法發揮作用了,也就失去了致病的作用了。我們要做的工作就是尋找足夠多的可以治病的藥物分子。 ”楊金波教授介紹,此次篩選計畫要囊括全球已知的所有陸地生物、海洋生物來源的小分子,共涉及到4000多萬個陸生小分子、3余萬個海洋小分子,要對應已經知道的近千個疾病藥物靶點。

“我們除了使用海洋國家實驗室的超算平臺,還使用了濟南、無錫的超算平臺的部分資源,這些電腦24小時進行運算,已經過去了9個月時間,到現在才完成了全部工作量的五分之一,預計到2020年才能全部完成。”楊金波教授告訴記者,這個計畫要耗資上億元,光是電腦運行一年的電費就要花費數百萬元,產生的資料量也是一個天文數字。

目標:將來要建3個“地球級”資料庫

楊金波教授的團隊完成這個超算計畫後,要建立三大資料庫,其中之一就是建立全球首個共用虛擬藥物資料庫,這個資料庫的信息量將非常浩瀚。再就是要建立一個海洋藥物分子的資訊庫,借助這個資訊庫,可以查到任何一個海洋化合物的分子的結構、來源。最後就是要建立一個藥物苗頭分子資料庫,這個資料庫可是無價之寶,使用該資料庫可以讓全球科學家找到創新海洋藥物的效率比現在提升上千倍。

“借助我們的超算藥物計畫,我們將產出一批發明專利,並將研發一批海洋藥物,從而打造全球海洋藥物發現的制高點。”楊金波教授說。

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楊金波教授和恩師喬治·斯塔克教授(右)合影

更讓楊金波激動的是,自己的恩師喬治·斯塔克教授在得知他要舉家全職回國工作後,專門瞭解了青島以及青島海洋生物醫藥研究院的情況後,也加盟到青島海洋生物醫藥研究院,並被聘為研究院與海洋國家實驗室戰略科學家。不光是科學家伉儷舉家落戶嶗山,連同老師一起到嶗山搞科研,在業界引起轟動,故事被傳為美談。“有了恩師的支持,有了管華詩院士的指導,我們的目標就是要建設海洋藥物研發國際協同創新中心。 ”楊金波教授這樣說。

計畫:解決海洋藥物研發三大難題

“在海洋醫藥領域,長期以來,都是發現多,發明少;文章多,產品少。”在確定科研主攻課題會議上,我國著名的海洋藥物學家、中國現代海洋藥物研究的開拓者與奠基人之一的管華詩院士這樣說道。

楊金波教授告訴記者,相比較于陸生藥物來說,目前海洋藥物研發遭遇了三大瓶頸。首先是海洋資源的獲取有難度,全球海洋生物據估計有100余萬種,但是目前已知的只有25萬多種,其餘的還是未知。其次是海洋生物的活性物質因適應於特殊環境,一旦改變環境後,生物活性的合成難以保持。第三就是分離純化得到的海洋生物活性物質的量比較小,難以用常規藥物篩選及活性分析手段進行研究,“現在上市的海洋藥物只有13種,而陸地來源的藥物卻高達數千種,主要就是因為海洋藥物研發遭遇的這3個瓶頸問題。 ”

“我們就是要利用電腦藥物篩選技術,來解決海洋藥物研發的瓶頸問題。 ”楊金波教授說,之前,電腦藥物篩選技術只有個別科研院所及大型藥企中小規模使用,在業界並未形成規模化,而海洋國家實驗室有一個智慧超算平臺,該平臺可以實現每秒2600萬億次的計算,從而就可以實現這項技術的大規模應用。

2017年3月15日,又是一個讓楊金波教授激動的日子。經過多輪全球視頻電話研討會議,由楊金波教授所在的藥物研發平臺牽頭,聯合國家實驗室智慧超算平臺,來自中國、美國、英國、法國、西班牙等5國的20餘個團隊共同參與啟動了“智慧超算藥物組學計畫”,該計畫將使用超算平臺進行大規模運算,從而尋找到更多的海洋創新藥物,以造福全人類。這是全球首次如此大規模篩選藥物活性分子。

揭秘:為啥要用超算篩選藥物分子

海洋藥物活性測定

為啥要啟動這個計畫,計畫將怎麼來運作,預計多長時間完成,會達到什麼目標呢?

“通常情況下,人得病實際上是控制細胞正常生命活動的某些蛋白功能發生了異常,這些蛋白通常被稱為藥物靶點。我們需要使用藥物分子來治療,好比是用一個膏藥貼在這個靶點上,讓這個疾病相關蛋白分子無法發揮作用了,也就失去了致病的作用了。我們要做的工作就是尋找足夠多的可以治病的藥物分子。 ”楊金波教授介紹,此次篩選計畫要囊括全球已知的所有陸地生物、海洋生物來源的小分子,共涉及到4000多萬個陸生小分子、3余萬個海洋小分子,要對應已經知道的近千個疾病藥物靶點。

“我們除了使用海洋國家實驗室的超算平臺,還使用了濟南、無錫的超算平臺的部分資源,這些電腦24小時進行運算,已經過去了9個月時間,到現在才完成了全部工作量的五分之一,預計到2020年才能全部完成。”楊金波教授告訴記者,這個計畫要耗資上億元,光是電腦運行一年的電費就要花費數百萬元,產生的資料量也是一個天文數字。

目標:將來要建3個“地球級”資料庫

楊金波教授的團隊完成這個超算計畫後,要建立三大資料庫,其中之一就是建立全球首個共用虛擬藥物資料庫,這個資料庫的信息量將非常浩瀚。再就是要建立一個海洋藥物分子的資訊庫,借助這個資訊庫,可以查到任何一個海洋化合物的分子的結構、來源。最後就是要建立一個藥物苗頭分子資料庫,這個資料庫可是無價之寶,使用該資料庫可以讓全球科學家找到創新海洋藥物的效率比現在提升上千倍。

“借助我們的超算藥物計畫,我們將產出一批發明專利,並將研發一批海洋藥物,從而打造全球海洋藥物發現的制高點。”楊金波教授說。

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