朱塞佩·巴卡團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了生物系統(tǒng)的量子模擬。圖片來源：墨爾本大學(xué)官網(wǎng)

科技日?qǐng)?bào)記者?張夢(mèng)然

據(jù)澳大利亞墨爾本大學(xué)官網(wǎng)報(bào)道，該校理論家和高性能計(jì)算專家朱塞佩·巴卡副教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，首次實(shí)現(xiàn)了生物系統(tǒng)的量子模擬，其規(guī)模足以準(zhǔn)確模擬藥物性能。團(tuán)隊(duì)利用美國(guó)“前沿”超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，開發(fā)出新軟件，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)由多達(dá)數(shù)十萬(wàn)個(gè)原子組成的分子系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)和物理性質(zhì)，對(duì)分子行為提供高度精確的預(yù)測(cè)，并為計(jì)算化學(xué)樹立了新的標(biāo)桿。

該項(xiàng)目匯集了化學(xué)、藥物研發(fā)、量子力學(xué)和超級(jí)計(jì)算方面的專業(yè)知識(shí)，由美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、AMD和科技初創(chuàng)公司QDX共同合作完成。

這項(xiàng)突破性研究歷時(shí)4年多，首次實(shí)現(xiàn)了以量子級(jí)精度研究生物分子級(jí)系統(tǒng)。這種模擬能力使科學(xué)家能以前所未有的細(xì)節(jié)觀察和理解這些系統(tǒng)，對(duì)于改進(jìn)傳統(tǒng)藥物的評(píng)估和設(shè)計(jì)與目標(biāo)生物系統(tǒng)更有效相互作用的新療法至關(guān)重要。

這一突破使科學(xué)家能以堪比物理實(shí)驗(yàn)的精度模擬藥物行為?？茖W(xué)家現(xiàn)在不僅可觀察藥物的運(yùn)動(dòng)，還可觀察其在生物系統(tǒng)中隨時(shí)間變化的量子力學(xué)特性，例如鍵的斷裂和形成。這對(duì)于評(píng)估藥物可行性和設(shè)計(jì)新療法至關(guān)重要。

目前，超過80%的致病蛋白沒有已知藥物可以治療。先進(jìn)的量子力學(xué)和高性能計(jì)算拓寬了藥物發(fā)現(xiàn)的計(jì)算工具集，在生物相關(guān)規(guī)模上提供了前所未有的速度和準(zhǔn)確性。重要的是，它們還提供了傳統(tǒng)計(jì)算化學(xué)以前無法實(shí)現(xiàn)的見解和能力，從而開辟了調(diào)節(jié)治療目標(biāo)的新方法，并擴(kuò)大了可有效治療的目標(biāo)疾病數(shù)量。

新研究將突破性的科學(xué)進(jìn)步轉(zhuǎn)化為功能強(qiáng)大且用戶友好的平臺(tái)，加速和增強(qiáng)了藥物發(fā)現(xiàn)過程，為創(chuàng)新治療打開大門。

總編輯圈點(diǎn)

以量子級(jí)精度模擬生物分子級(jí)系統(tǒng)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)分子系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)和物理性質(zhì)，這一突破，對(duì)新藥研發(fā)有重要意義。通常來說，新藥從發(fā)現(xiàn)到通過審批投入市場(chǎng)，需要十幾年甚至幾十年時(shí)間。人們一直在尋找更為高效的藥物研發(fā)工具，降低新藥研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，提高藥物研發(fā)效率。此次，這項(xiàng)打通從基礎(chǔ)研究到市場(chǎng)應(yīng)用鏈條的研究，為創(chuàng)新治療打開了大門。它可為我們提供更多富有想象力的治療方案，也許攻克難治疾病的鑰匙，就在這些量子模擬中。