法媒:構建新冠病毒蛋白質3D模型或是戰勝新冠肺炎關鍵

法媒稱,計算機和超級計算機今後有一個光榮的任務要完成:構建新冠病毒蛋白質的3D模型,這可能是戰勝新冠肺炎的關鍵。

據法國《快報》週刊網站4月25日報道,最初只有3萬臺計算機,現在通過Folding@Home項目已經有超過70萬臺共同參與進來。該項目負責人、美國生物化學家格雷格·鮑曼高興地說:“有了很多個人和機構的加入,我們已經以虛擬的方式創造了世界上最強大的計算機。”

報道稱,真實情況肯定會略有不同。從科學角度講,通過聯網交替進行數百萬次小量計算,遠遠比不上超級計算機集中精力完成一項任務那麼有效。另外,Folding@Home項目所宣佈的2.4 exaFLOPS(每秒240億億次浮點運算)算力,可能從未完全調動運用過。不過該項目卻仍能讓人們對一件事情的認知取得進展——蛋白質的模型構建,尤其是新冠病毒蛋白質模型。

巴黎索邦大學教授讓-菲利普·皮克馬爾表示:“這方面的研究正處於爆發期。全球有數十家實驗室在進行。他們將病毒分離成很多部分,試圖以虛擬的形式用模型表述。”他也是歐洲Covid-HP項目的負責人,而該項目得到了一些真正的超級計算機的支持。

這麼做的目的是什麼呢?是為了推進對新冠肺炎的治療。因為,要想使一種藥物有效,研究人員必須得清楚藥物能對哪一部分發揮作用。3D模型可以虛擬地描繪出藥物發揮作用的機理,然後再模仿其與靶標(例如某種病毒)的互相作用。在此之後,再進行體外和活體內試驗。

皮克馬爾解釋說:“截至目前,醫生們從自己的認知出發進行了一些試驗。我們則在進行不同的研究,基於物理學、信息技術或化學。這種研究可以讓人們對病毒的認知更進一步,其結果也會與其他實驗室(如巴黎巴斯德研究所)分享。在新冠病毒問題上,存在著這樣一種風險——儘管時間在推移卻找不到任何有效的抑制手段。這種情況過去在艾滋病問題上就出現過。目前艾滋病沒有任何疫苗,人們不得不依靠計算機的算力來研究預防性治療。”

報道稱,在當前情況下,如果正在進行的試驗最後的結果令人失望,計算機也許能帶來新的治療理念。皮克馬爾進一步解釋:“一旦我們有了好的模型,就可以進行虛擬篩選,也就是找到那些能與病毒相互作用的藥物成分。”但是,由於存在成百上千萬種可能性,模擬過程可能會耗時很久而且還得十分精確,這都需要很大的運算量和時間。

此外,計算能力也並不是獲得成功的保障。還應當考慮到數不清的物理規律。在理想環境下構建新冠病毒S蛋白(Spike)模型,意味著要描述三四百萬個原子。皮克馬爾表示:“在這一微觀層面,我們會看到水、離子以及高能電子區的相互作用……我們對物理的認知還有不少偏差。”如果不把這些考慮進去,那就會冒試驗很多無效藥物的風險。因此,我們的計算機還在不停地模擬。(編譯/蘆龍軍)


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