国际最快超级核算机识别出阻挠病毒化合物每秒核算200万亿次

据美国橡树岭国家试验室Oak Ridge National Laboratory（ORNL）在ChemRxic杂志发布的最新研讨报告， 配备有“人工智能大脑”的超级核算机Summit进行了数千次的仿真后，辨认出77种能够有用阻挠新冠病毒感染宿主细胞的药物化合物，这将成为研宣布针对新冠病毒的有用医治办法的要害一步。

据Worldometer 核算，到25日上午，新冠病毒感染病例已达到421413例， 逝世人数逾18810。现在尚无新冠病毒的疫苗和医治办法，敏捷延伸的疫情使科学家们面对史无前例的应战，而世界上最快的超级核算机Summit则加速了了研讨路线图的规划。

研讨人员在Summit上对8000多种化合物进行了模仿，挑选出了最有可能与新冠病毒首要“尖峰”蛋白结合然后使其无法感染宿主细胞的化合物，并依据其阻挠病毒感染人体的有用性进行了排名。

新冠病毒S蛋白的结构建模：以SARS为模板

早在疫情前期阶段，武汉病毒所研讨团队周鹏，石正立等人便从5位新冠肺炎患者的病毒样本中取得了该病毒的全长基因序列，发现其与SARS 具有79.6%的序列同源性，并将该成果宣布在《天然》杂志上。

图源：Nature

因为这两种病毒的结构高度类似，研讨人员开端重视新冠病毒进入宿主细胞的进入点。

田纳西大学（UT）校长兼UT / ORNL分子生物物理中心主任Jeremy C. Smith的假设是，两种病毒乃至可能以相同的办法“对接”至人体细胞。

据《我国生命科学》杂志于1月21日发布的一篇论文，我国医学家新天许，陈萍等人以SARS冠状病毒S蛋白的晶体结构为模板，选用核算机引导的同源性建模办法，运用Swiss模型构建了新冠病毒S蛋白的结构模型，并评价了其与人类ACE2分子相互作用的才干。

图片来自：SCIENCE CHINA

在此基础上，橡树岭团队成员和UT / ORNL CMB博士后研讨员Micholas Smith依据该结构研讨，规划了一个全面的新冠病毒刺突蛋白（也称为S蛋白）的核算模型，旨在核算出可避免新冠病毒S蛋白尖峰粘附人体细胞的化学物质。

图片来自：Micholas Smith /美国能源部橡树岭国家试验室

核算出一种以灰色显现的化合物与以青色显现的SARS-CoV-2刺突蛋白结合，以避免其与紫色显现的人类血管严重素转化酶2或ACE2受体对接。

超级核算机Summit助推辨认可搅扰感染的化合物

Micholas Smith 经过Summit 超级核算机进行分子动力学模仿，然后剖析蛋白质中原子和颗粒的运动。他模仿了对接于新冠病毒S蛋白尖峰的不同化合物，以确认它们是否都能够有用的防备该尖峰粘附在人体细胞上。

Micholas Smith说：“依据Summit，咱们依据它们与S蛋白峰值结合的可能性规范对这些化合物进行了排名。”

研讨小组发现了77种小分子化合物，例如药物和天然化合物。在模仿中，这些化合物会结合到对人体细胞很重要的尖峰区域，然后搅扰感染进程。

图片来自：Michelle Lehman和美国能源部CADES /橡树岭国家试验室

ORNL研讨人员运用Summit超级核算机确认了可能与SARS-CoV-2冠状病毒的首要“尖峰”蛋白结兼并阻挠其感染人类细胞的现有药物化合物。

在《科学》杂志上发布了高度准确的S蛋白模型后，研讨小组方案运用更新后的模型再次运转核算研讨。研讨人员着重有必要对77种化合物进行试验测验，然后才干确认其可用性。

“运用Summit来取得咱们所需的仿真成果只是花了一两天的时刻，而在一台一般核算机上要花上几个月的时刻，”Jeremy C. Smith说。

超级核算机Summit 于2014年受美国能源部托付制作，旨在处理全球性难题。它的运算速度是每秒200万亿次，也就是说，它的运算才干是最快的笔记本电脑的100万倍。

此前，Summit曾确认了早老性痴呆症细胞体系的形式，剖析了有助于阿片类药物成瘾性状的基因，并依据气候模仿猜测了极点气候。

图片来自：CNN

“这不是治好办法，但这是朝正确方向迈出的要害一步”

“这并不代表咱们已找到了医治新冠病毒的办法。但咱们咱们都期望，咱们的核算成果将为将来的研讨供给参阅，并为试验人员供给用于进一步研讨这些化合物的结构，” Jeremy C. Smith在一份声明中说。

“只要这样，咱们才知道它们中是否都具有减轻这种病毒感染所需的特征。”

该研讨团队将对新冠病毒峰值模型进行继续的更新，经过在Summit 上运转模仿判别哪些药物对病毒最有用。该研讨成果会在第一时刻发布在ChemRxiv杂志上，到现在，该模型现已发展到第四版别。

（文/王童童，图/网络，DAILY MEDIA出品）