快1200倍！美國科學(xué)家開發(fā)出最快的計算分子配對模型

據(jù)美國麻省理工學(xué)院(MIT)官網(wǎng)12日報道，該校科學(xué)家開發(fā)出一款名為EquiBind的幾何深度學(xué)習(xí)模型，其將類藥物分子與蛋白配對的效率比現(xiàn)有最快的計算分子配對模型QuickVina2-W快1200倍。相關(guān)研究已經(jīng)提交預(yù)印本服務(wù)器，并將提交給國際機(jī)器學(xué)習(xí)大會。

在藥物開發(fā)之前，研究人員必須找到有潛力的類藥物分子，這些分子可以與某些蛋白質(zhì)靶點(diǎn)正確結(jié)合或“對接”——這一過程被稱為藥物發(fā)現(xiàn)。類藥物分子(配體)成功與蛋白質(zhì)對接后，可以阻止蛋白質(zhì)發(fā)揮功能。如果蛋白質(zhì)是細(xì)菌的一種必需蛋白質(zhì)，配體就可以殺死細(xì)菌，從而保護(hù)人體。

目前尋找潛在藥物候選分子的計算過程大致如下：大多數(shù)最先進(jìn)的計算模型依賴繁重的候選采樣，以及評分、排序和微調(diào)等方法，從而讓配體和蛋白質(zhì)之間實(shí)現(xiàn)最佳“匹配”。

最新研究主要作者、MIT電氣工程和計算機(jī)科學(xué)系研究生漢尼斯·斯塔克表示，上述傳統(tǒng)的配體—蛋白質(zhì)結(jié)合方法就像“嘗試將鑰匙插入有許多鎖孔的鎖中”。這種方法需要花費(fèi)大量時間對每個“鎖孔”進(jìn)行嘗試，才能找到最佳匹配。相反，EquiBind僅需一個步驟就可以直接精準(zhǔn)預(yù)測配體與蛋白質(zhì)配對的精確位置，這是因為其擁有內(nèi)置的幾何推理能力，可以幫助模型了解并學(xué)習(xí)分子的基本情況，在遇到新的數(shù)據(jù)時能夠進(jìn)行概括，以做出更好的預(yù)測。

該研究引起了專業(yè)人士的興趣。接力醫(yī)療公司首席數(shù)據(jù)官帕特·沃爾特斯建議其團(tuán)隊在現(xiàn)有的一種用于肺癌、白血病和胃腸道腫瘤的藥物和蛋白質(zhì)上嘗試這一最新模型，結(jié)果EquiBind取得了成功——而大多數(shù)傳統(tǒng)的配對方法無法讓蛋白和配體成功配對。

沃爾特斯說，EquiBind為配對問題提供了一種獨(dú)特的解決方案，它結(jié)合了姿態(tài)估計和結(jié)合位點(diǎn)識別。這種方法利用了數(shù)千種公開可用的晶體結(jié)構(gòu)的信息，可能對藥物開發(fā)領(lǐng)域產(chǎn)生新的影響。