天河新一代超級計算機在新冠藥物篩選領域又立奇功

　　11月4日，美國計算機協會(ACM)公布，由中山大學藥學院、海南大學藥學院、國防科技大學計算學院、國家超級計算天津中心、中國海洋大學醫藥學院、美國肯塔基大學藥學院等單位組成的聯合團隊,在天河新一代超級計算機上完成的“基于自由能微擾-絕對結合自由能方法(FEP)的大規模新冠藥物虛擬篩選”工作成功入圍2021年度的戈登貝爾新冠特別獎，這是我國首次入圍該獎項。中山大學藥學院羅海彬教授、肯塔基大學湛昌國教授、中國海洋大學王鑫教授為該論文的并列通訊作者；中山大學藥學院李哲副教授、國防科技大學吳誠堃副研究員、李翊誰博士生、中山大學藥學院劉潤鐸研究生為該論文共同第一作者。

　　 該成果由中國科學院上海藥物所陳凱先院士、北京航空航天大學錢德沛教授和荷蘭阿姆斯特丹大學Hans Westerhoff教授提名推薦。研究通過利用天河新一代超級計算機的超大規模算力，使用國際領先的藥物-靶標結合精準評價計算方法，實現了新冠應急藥物（有效降低致死率和重癥率）的快速篩選和發現。團隊以新冠病毒的M-Pro和TMPRSS2等重要靶點為研究對象，對來源于美國FDA(食藥監局)批準上市及成熟商業庫的近180萬種小分子與靶點的復合物進行計算評價，在一周內完成了50余萬個復雜分子動力學模擬任務，并篩選出98個化合物，其中50個化合物在生物活性測試中表現出較高活性，命中率達到51%，屬于當前國際領先水平。前期在廣州超算、天津超算、騰訊云等支持下計算篩選得到的應急藥物雙嘧達莫已完成100多例的臨床試驗，結果顯示：雙嘧達莫干預三周后，新冠重型患者臨床癥狀明顯改善，出院率達到87.5%，顯著優于對照組40%的出院率；且無死亡案例，無轉成危重型案例，表明該藥能提高治愈率并降低病亡率。該藥與抗病毒藥阿比多爾合用后，新冠普通型患者的出院率為100%，平均出院時間為7天，比單用阿比多爾提前了4天，顯示出良好的治療效果。

　　 根據實際測算，在天河新一代超級計算機的支撐下，基于自由能微擾-絕對結合自由能方法的藥物篩選效能提升了200倍。該項成果對于實現針對突發疫情的快速藥物響應，具有極為重要的現實意義和指導意義。

　　 戈登貝爾獎是國際上高性能計算應用領域的最高學術獎項，被稱為“超算領域的諾貝爾獎”，每年由ACM評選和頒發，具有較大的國際影響力。由于新冠疫情的爆發，2020年，ACM首次設立了戈登貝爾獎新冠特別獎(ACM Gordon Bell Special Prize of HPC-based research)，表彰在“超算抗疫”方面取得的杰出研究成果。該獎項評價的主要標準為：通過高性能計算的應用和創新，對理解疾病本質、控制疾病傳播或發現有效治療手段做出重要貢獻。2020年該獎項有6項成果入圍，全部被美國包攬。