在迷茫探索中闪耀:多维决策的药物筛选新范式 | 上海国际计算生物学创新大赛

团队介绍

profile

团队名称:med4everyone

名次:二等奖

主要成员:王晨宇、刘俊龙、李秋熠、许心怡、皋鹏程

阿里云飞天实验室

南京邮电大学

“21世纪是

生物医学工程的世纪。

生物医学与物理、化学、

数学等基础学科

与材料、信息、工程等

应用学科之间的

交叉日趋紧密。”

团队成员皋鹏程说。

在2023上海国际计算生物学创新大赛的药物筛选ai算法“凌越”挑战赛中,med4everyone团队凭借其创新的算法和卓越表现成功入围前五。这场比赛不仅是对参赛团队技术实力的检验,更是上海市科委“以赛选项”创新举措的一部分,旨在发掘和支持能够破解生物医药难题的前沿科技成果。

据悉,符合条件的获奖团队将直接纳入上海市科技创新行动计划“计算生物学”专项,获得后续支持,把科研成果转化为推动行业发展的新质生产力。

1

从多维决策形成新筛选范式

“计算生物学作为一门新兴的交叉学科,拥有巨大的应用潜力和市场价值。我们希望通过此次参赛,将我们的算法和模型推向新的高度,并且为计算生物学的发展注入持续的动力。”团队成员王晨宇说。

“在这次比赛中,我们的团队受到结合基于配体和基于结构的筛选方法的启发,成功开创了一种多维决策的新筛选范式。”团队成员许心怡分享道,“多维的决策方式的思路就是将多种多样的筛选方法,比如基于配体的筛选方法相似度检索,基于结构的筛选方法分子对接等的优势结合起来以形成一个‘专家委员会’这样对分子的成药性相关属性做多维度的判别。”


作为唯一的女生,团队成员许心怡在项目中负责分子对接后的高精度分析,她说:“我们每天都在数据和代码的海洋中迷茫探索,因为有太多的未知和不确定性,必须一步步摸索前进。”许心怡一边学习生物医药知识,一边不断优化算法。她笑说:“如果没有对计算生物学的热爱和兴趣,我可能早就‘逃走’了!”

med4everyone筛选系统的优越之处:

拥有自研的原子互作的多模态大模型,这个大模型是行业第一个粒度的多模态(2d和3d)原子互作大模型,在药物发现的多个下游任务上获得了最好的效果;

自研了高效的分子库组织和搜索算法,在2千万分子库上提速了100倍,并且已经成功应用到千亿分子库里;

自研了torchdock对接算法,实现了6倍的柔性对接加速,8%的命中率提升;

自研了轨迹分析算法,显著降低了假阳率;

自研了多维排序决策算法,显著提升了虚拟筛选的可靠性。

2

从迷茫探索到闪亮登场

在早期设计和优化我们的算法时,

med4everyone团队面临不少挑战。

如何更准确地模拟生物分子间的

复杂相互作用?

如何在海量数据中

快速识别出有用的信息?

如何能够发挥各种

对接算法效率上的优势?

“为了应对这些挑战,我们通过原子互作大模型微调解决了基于配体的筛选问题,设计了蒙特卡洛树搜索和vina-gpu的方式解决了基于结构的筛选效率问题,设计了torchdock解决了柔性对接和符合能量最小化的精准对接问题,融合模型和数据驱动的轨迹分析缓解了假阳对接问题。”团队成员刘俊龙说。


团队成员们笑称,这段经历是一次集体的“阴暗爬行”。“我们常常在调试算法,有时真的很难看到光明的未来,但我们也不断提醒自己,为什么要选择这条路。”王晨宇说道。团队成员通过比赛,不仅收获了经验和成绩,还坚定了对计算生物学的信心。


在团队分工上,阿里云飞天实验室ai4s负责人王征博士和南京邮电大学计算机学院吴建盛教授两位指导老师把握大方向,每位成员负责自己的一个或者多个独特的算法,最后通过工程化实现了一整套实验方法的整合。

团队成员李秋熠说:“由于团队成员不同的背景,我们需要保持沟通、互相学习并且快速调整。提交分子的前几天就是我们最忙的时候,我们需要收集整理很多数据,并且将它们有机地融合在一起,这个工作量是巨大的。”

“我们也正在构建开放协作的模型服务平台,希望为ai和生信等团队提供便捷的产研转化、模型服务和应用搭建,为ai药物设计机构提供开放、高质量的云计算和模型服务,促进aidd、cadd生态圈的更高质量发展。”团队成员王晨宇总结道。


在这场比赛中,med4everyone团队展示了他们的技术实力和创新精神,他们在挑战中不断前行,不断尝试,用跨学科的思维打破传统界限,推动计算生物学的未来发展。

正如许心怡所说:

“我们就是要在

每一个‘阴暗爬行’的时刻,

找回热爱和信心,

因为我们知道,

只有坚持走下去,

才能看到曙光。”

本次2023上海国际计算生物学创新大赛由上海市生物医药科技产业促进中心主办,中国科学院上海药物研究所原创新药研究全国重点实验室、中国银行上海市分行、华为云计算技术有限公司、临港实验室、上海人工智能研究院、东方美谷企业集团股份有限公司、上海大宁资产经营(集团)有限公司联合主办,上海生物医药公共技术服务有限公司和上海市生物医药产业技术服务平台具体承办,活动也得到了上海皓元生物医药科技有限公司(mce中国)协办支持。

“上海科技”出品,转载请注明来源

企业及专家观点不代表官方立场

作者:蓝悦


↓分享

↓点赞

↓在看

上观号作者:上海科技

特别声明:本文经上观新闻客户端的“上观号”入驻单位授权发布,仅代表该入驻单位观点,“上观新闻”仅为信息发布平台,如您认为发布内容侵犯您的相关权益,请联系删除!