“清北”聯(lián)手打造全球最大的冷凍電鏡集成平臺和生物大分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫

昨天，落地青山湖科技城的清華大學(xué)—北京大學(xué)生命科學(xué)聯(lián)合中心青山湖平臺暨水木未來全球冷凍電鏡與AI藥物創(chuàng)新中心，為我們從亞納米微觀尺度觀望靶向藥的研制，提供了一個端口和路徑。

據(jù)該平臺負(fù)責(zé)人、水木未來(北京)科技有限公司CEO郭春龍介紹，人體內(nèi)的疑難雜癥，往往是因?yàn)槟撤N生物大分子的功能紊亂引起的，藥物開發(fā)就是尋找合適的小分子、抗體或其他生物分子，通過綁定結(jié)合靶點(diǎn)蛋白來激活或抑制它的功能。

此前，因?yàn)槠胀ü鈱W(xué)顯微鏡或常溫電子顯微鏡不能觀測到生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)，科學(xué)家只能靠海量盲篩進(jìn)行“笨辦法”的匹配。郭春龍用鎖和鑰匙的關(guān)系來打了個比方。“好比能打開一把鎖的疑似鑰匙有十億把，以前每一把都試一遍，不僅效率低，而且結(jié)合的精準(zhǔn)度和契合度也不一定好，導(dǎo)致即使找到了藥，往往也有較大的副作用，需要做大量優(yōu)化工作。”

郭春龍介紹，生物大分子結(jié)構(gòu)在常溫下容易被高能電子破壞，不利于開展分子和基因尺度的生物學(xué)結(jié)構(gòu)研究。有了冷凍電鏡技術(shù)，在-190℃的低溫環(huán)境條件下分析樣品，能大大提高分子穩(wěn)定性和解析分辨率。相對于光學(xué)顯微鏡，分辨率高出幾個數(shù)量級。“使得我們能看到分子‘鎖眼’在原子級別的結(jié)構(gòu)。不僅提高了‘找鑰匙’的效率，甚至可以去定制一把能‘開門’的‘鑰匙’，實(shí)現(xiàn)真正意義上的精準(zhǔn)化藥物和創(chuàng)新療法研發(fā)。”

此次落地青山湖科技城的冷凍電鏡項(xiàng)目，還把人工智能算法引入生物大分子結(jié)構(gòu)解析領(lǐng)域，可極大提高數(shù)據(jù)分析和分子建模效率。這意味著，以前需要花費(fèi)數(shù)周甚至數(shù)月的建模時間，現(xiàn)在只需幾個小時甚至幾分鐘。郭春龍透露，眼下，水木未來正與多家藥企開展合作，基于結(jié)構(gòu)和AI研制效果更好、副作用更低的創(chuàng)新藥物。

另據(jù)了解，此次在青山湖科技城投用的水木未來冷凍電鏡研發(fā)平臺，規(guī)劃了20臺高規(guī)格300KV冷凍電鏡，不久的未來還將引入用于原位高分辨解析的新型高端電鏡。一期投用6臺，打造全球最大的冷凍電鏡集成平臺和生物大分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫。有關(guān)負(fù)責(zé)人透露，全球已有多家頂尖實(shí)驗(yàn)室表達(dá)合作意愿。(記者 管光前 葉佳裕 臨安微融圈 周艷清)