生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)有“福音”
隨著人類基因組計劃的實施和深入，生物學(xué)數(shù)據(jù)積累出現(xiàn)了前所未有的飛躍。雖然數(shù)據(jù)本身并不等于信息和知識，而僅是信息和知識的源泉，但人類科學(xué)研究史表明,，科學(xué)數(shù)據(jù)的大量積累將導(dǎo)致重大科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。因此,，如何從這些海量生物學(xué)數(shù)據(jù)中提取有用的知識,，成為對當(dāng)前生物學(xué)家、數(shù)學(xué)家,、計算機專家等的巨大挑戰(zhàn),，由此也引出了一門新興學(xué)科——計算生物學(xué)。
在主題為“計算生物學(xué)最新進展”的上海東方科技論壇第60次學(xué)術(shù)研討會上,，許多科學(xué)家對生物大分子計算模擬,、計算機輔助藥物設(shè)計和計算生物學(xué)的發(fā)展及未來方向進行了深入研討。
據(jù)美國國立健康研究院(NIH)的定義,，計算生物學(xué)是指開發(fā)和應(yīng)用數(shù)據(jù)分析及理論的方法,、數(shù)學(xué)建模和計算機仿真技術(shù)，用于生物學(xué)研究的一門學(xué)科,。
計算生物學(xué)正在成為現(xiàn)代生物學(xué)研究的核心方法之一,，也是當(dāng)今生命科學(xué)最具活力的新興前沿學(xué)科之一。它運用大規(guī)模高效的理論模型和數(shù)值計算來識別基因組序列中代表蛋白質(zhì)的編碼區(qū),，破譯隱藏在核酸序列中的遺傳語言規(guī)律,；直接從蛋白質(zhì)序列預(yù)測蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)以及動力學(xué)特征,，研究生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,、生物大分子之間相互作用以及生物大分子與配體的相互作用，促進蛋白質(zhì)工程,、蛋白質(zhì)設(shè)計和計算機輔助藥物設(shè)計的發(fā)展,；同時，歸納,、整理與基因組遺傳語言信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜的數(shù)據(jù),，模擬生命體內(nèi)的信息流過程，從而認(rèn)識代謝,、發(fā)育,、分化、進化的規(guī)律,，使從基因組科學(xué)新視角來探究人類健康和疾病各個方面,，將人類基因組計劃的成功轉(zhuǎn)化為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進步成為可能。
以艾滋病來說,，目前世界上已發(fā)現(xiàn)兩種HIV（艾滋病病毒）：HIV-1和HIV-2,。其中,，HIV-1是引起全世界艾滋病流行的病原。目前HIV的研究是以HIV-1為主,。
而一種名為“IN”的酶是催化艾滋病病毒進入人體基因的禍源之一,，能否有效將其抑制直接關(guān)系到病情發(fā)展。
復(fù)旦大學(xué)教授唐赟在論壇上報告說,，運用“計算生物學(xué)”,，項目組已模擬出“IN”的結(jié)構(gòu)模型，在該研究基礎(chǔ)上將有望進一步設(shè)計出“IN”的抑制藥物,。
唐赟介紹說,，“IN”的全名為HIV-1整合酶，負責(zé)將HIV-1整合進入人體,。想要抑制它則必須先了解其完整結(jié)構(gòu),。目前，“IN”的三塊結(jié)構(gòu)都已被確定,，但其整體結(jié)構(gòu)卻一直難以證實,，“因為蛋白結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多變很難用常規(guī)手段描繪”。
唐赟說,，通過“計算生物學(xué)”中分子模擬方法,，其得到了“IN”全長蛋白質(zhì)及其病毒和人類DNA形成復(fù)合物的結(jié)構(gòu)模型。這些結(jié)構(gòu)模型能夠展示出“IN”是如何與艾滋病病毒以及人類DNA進行相互作用的,。
唐赟表示,，在“IN”結(jié)構(gòu)的研究基礎(chǔ)上，科學(xué)家們有望進一步設(shè)計出新的抗艾藥物,。
據(jù)中國科學(xué)院上海生科院副院長趙國屏介紹,，計算生物學(xué)可望在以下幾方面促進人類基因組計劃造福于人類：鑒定基因和途徑在健康和疾病中的角色，測定它們與環(huán)境因素之間的關(guān)系,；發(fā)展,、評價以及應(yīng)用以基因組為基礎(chǔ)的診斷方法來預(yù)測對疾病的易感性，預(yù)測藥物反應(yīng),，疾病的早期診斷,，疾病在分子水平上的精確分類；應(yīng)用基因組和代謝通路的知識,，通過分子模擬等方法進行計算機輔助藥物設(shè)計,，縮短新藥開發(fā)周期，從而開發(fā)有效的,、新的疾病治療方法,；發(fā)展基于基因組的工具來改善大眾的健康狀況。
在論壇上，專家們認(rèn)為,，由于分子模擬和計算機輔助藥物設(shè)計是當(dāng)前計算生物學(xué)中的熱點問題,，又是計算生物學(xué)與生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)結(jié)合最緊密的方向，計算生物學(xué)在這些方面取得的進展將直接推動生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。
當(dāng)前,，計算生物學(xué)在國際上受到高度重視。我國自然科學(xué)基金委也將計算生物學(xué)作為重點資助的研究方向之一,。上海市對計算生物學(xué)研究更是高度重視,。因而，在上海舉行計算生物學(xué)學(xué)術(shù)研討會,，將促進我國計算生物學(xué)這一前沿研究領(lǐng)域的更好發(fā)展,，并對上海市生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用。
