趙勇：虛擬篩選助力國家新藥研發

明星

“計算機輔助藥物篩選市場尚處于初級階段，這方面的服務也是很有限的，我希望通過自己的努力，能夠在中國藥物研發方面做出一份貢獻。”

2014年，作為北京市計算中心計算藥物事業部掌舵人、北京市計算中心計算機輔助藥物篩選平臺（www.vslead.com）總設計師，趙勇帶著他的團隊，歷經兩年時間，潛心研發出基于小分子化合物的計算機輔助藥物篩選平臺。平臺的上線，將在我國新藥研發領域發揮重要的作用。

從助教到開拓型專家

1980年，趙勇考入同濟醫科大學醫療系，畢業后被分配到河南新鄉醫學院病理教研室當助教。安穩的工作并沒有讓趙勇止步對醫學的探索，1989年，他考入中山醫科大學法醫系。6年以后，趙勇獲得了法醫系博士學位。在這期間，趙勇有幸先后師從于郭景元、朱小曼教授，兩位導師是我國法醫學界的帶頭人。從他們身上，趙勇學到了很多東西，更認識到醫學科研的重要性。

1995年一個出國的機會，趙勇到了加拿大，開啟海外留學尋夢之旅。他先是去了多倫多大學兒童醫院，開展博士后研究。到2001年，趙勇已經完成了多倫多大學兒童醫院和多倫多大學醫學院的博士后。按道理講，趙勇已攀登到醫學的頂峰，是時候找一份好工作了。但他卻不甘于此，又到加拿大約克大學應用數學系學習了3年并獲得了計算機軟件專業學士學位。

趙勇曾對人坦誠，他最好的運氣是太太帶給他的。在學術上取得成就后，趙勇在太太的引薦下，到了多倫多大學結構基因組學聯盟任副研究員。

結構基因聯盟主要為解析決定人類疾病與治療相關蛋白質三維晶體結構，特別是癌癥和與代謝相關的疾病的蛋白質，例如小分子代謝、甲基轉移酶、乙酰基轉移酶和表觀遺傳學等，同時開展針對瘧原蟲蛋白質的研究。每年發布超過200個以上的三維蛋白質結構。迄今已經發表600多篇論文，近1200個蛋白質結構。合作遍布全球200多個研究小組。

在結構基因聯盟工作期間，趙勇已經成長為世界一流的使用計算機分析蛋白質的專家，并且是開拓型的專家，在他之前，很少有人能夠同時將計算機分析與基因組學、蛋白組學和小分子藥物篩選有機的結合在一起。

虛擬篩選平臺上線

2010年前后，中國開始大力發展生物醫藥產業。一年以后，趙勇決定回國，為祖國貢獻自己的力量。因為他知道，祖國最需要這方面的技術和能力，他的所學可以提升國家新藥開發特別是源頭創新的能力。

他回國后的第一份工作是在北京諾賽基因組研究中心有限公司任生物信息部高級經理兼首席科學家。

2012年，趙勇離開諾賽基因組研究中心，加盟北京市計算中心生物計算事業部，擔任研究員。2013年，趙勇在北京市計算中心領導的支持下，創建計算藥物事業部，帶領團隊完成了國內第一家能夠提供在線服務的計算機輔助藥物篩選平臺，旨在提供蛋白質靶向小分子化合物的篩選和優化服務，有望使該類藥物的早期研發時間縮短一半。

借助北京市計算中心的計算能力，以及龐大的小分子化合物數據資源，這一平臺已經在藥物虛擬篩選領域處于國際領先水平。

作為世界蛋白質靶向先導化合物篩選的探索者和小分子化合物虛擬篩選平臺的開拓者，趙勇在生物信息學領域有著豐富的工作經驗。

他能夠獨立制作生物信息學分析軟件，具有生物信息數據庫開發經驗；他還精通蛋白質結構分析，并設計構建了基于蛋白組學分析的小分子藥物虛擬篩選流程，以及基于高通量測序的基因組學及比較基因組學的數據分析，這讓他在很短的時間內就構建出針對小分子藥物的虛擬篩選平臺。

作為事業部負責人和首席科學家，他還負責生物計算部高通量測序數據分析對外服務，開發宏基因測序數據分析流程、基因組重測序分析流程、全基因組基因注釋流程等。在2012年至2013年期間，指導完成了十余個對外分析項目，其中包括魚腸道微生物宏基因組高通量測序數據分析、玉米基因組重測序、毛白楊全基因組基因注釋等。

新藥研發的重要一環

美國每年都會有數十種新藥上市。但我國的情況卻是：迄今為止，我國開發的獲得國際承認的創新藥物只有兩個——青蒿素和二巰基丁二酸鈉。國內醫藥公司可以生產24類1000多種原料藥，但其中97%以上是仿制的，基本都沒有專利保護。這與我國的國力是不相稱的。

“計算機輔助藥物篩選平臺，可以為新藥研發，尤其是源頭創新的新藥研發提供技術支撐。可以肯定地說，我國新藥研發增加虛擬篩選的環節后，新藥上市數量和研發效率都將有顯著提升。”

趙勇對記者說，在國外，只要是一個成規模的醫藥公司，都會將虛擬篩選作為藥物研發的標準配置。公司決定做一種新藥，首先要觀察蛋白質的靶標在哪里，他們會先在計算機上做一個仿真模擬，找到類似的分子化合物，再去做傳統實驗篩選藥物。而我國沒有這一環節，更多的是通過傳統的實驗手段去解決，頗有些手工作坊的味道。

“有證據表明，虛擬篩選比傳統實驗篩選的命中率高出200倍以上，這一數值是通過實驗測試得來的。”

除了提升命中率外，虛擬篩選還可以縮短藥物研發周期，“至少可以縮短兩年”，趙勇強調，“一個新藥從立項到上市通常經歷10年時間。每年研發成本平均高達1億美元。早期階段研發縮短兩年時間意味著減少數千萬美元的研發成本。”

由此可見，虛擬篩選對于新藥研發來說是多么地重要。這是件利國利民的好事。

基因+蛋白分析指導臨床用藥

趙勇構建的是一個綜合性平臺，為新藥研發提供在線綜合性服務，這一平臺包括生物信息分析、虛擬篩選、反向虛擬篩選、分子動力學分析、化合物查詢等內容。虛擬篩選作為新藥前期研發的重要環節，在國外已經普及，但在國內才剛起步。

計算機輔助藥物篩選平臺是我國第一家商業化的虛擬藥物篩選平臺，可以通過互聯網向國內外藥物研發科研院所和企業提供遠程服務。

平臺的第一個模塊是生物信息分析業務，包括基因組學生物信息分析和蛋白質生物信息分析。“如果一個人得病了，說明他身體里某類蛋白質出問題了，可以通過基因的方法查找到這類蛋白質，從而指導臨床用藥。”

2012年，美國曾做過一項調查，每年有10萬多的美國人因為藥物毒副作用導致死亡。藥物對病人的有效率有時僅有30%，其它情況下（有時高達70%）藥物要么對病人無效，要么是有害性更大。這是多么可怕的一個事實啊！

“但是，辦法不是沒有，因為人類的基因型是千差萬別的，一個藥物只針對某類基因型有效，對于其他基因型是無效的。如果結合基因組學和蛋白組學去解析人類的基因型，看其適合哪種藥物，找到相匹配的那款，就是有效的。”這一辦法可以指導臨床用藥，也是趙勇的專業強項。

“除了辨別出基因型，還要對人體的蛋白質進行研究，看其是否可以作為藥物的標靶。如果知道人的哪個蛋白質出現了功能問題，就可以有針對性地篩選出適合的藥物。”

聽上去像是個體化醫療，但事實上并非如此。個體化醫療是在基因檢測的基礎上，指導臨床用藥。但是，藥物和蛋白質會發生作用，構建成一定的空間結構。“雖然，基因是人體的遺傳單位，蛋白質是功能單位，基因設定好程序和編碼，生成蛋白質。在人體中起作用的是蛋白質，營養物轉變成能量的過程也是蛋白質起作用的過程。而藥物是通過調節蛋白質功能來達到藥效的。”所以，趙勇強調把基因組學和蛋白組學相結合來篩選出病人適合的藥物。

只要解析出相關聯的蛋白質，就可以診斷某類疾病。如今，計算機輔助藥物篩選平臺已將成功解析出的3000余種與疾病相關的蛋白質結構均布置上線供藥物篩選鑒定，涉及高血壓和各類癌癥等。

分類龐雜的小分子化合物數據庫

計算機輔助藥物篩選平臺并非是把萬能鑰匙，而是以小分子化合物虛擬篩選為主要方向。

小分子化合物類藥物是現代藥物大家庭中占比最大的一類。通過和人體內疾病相關的蛋白質發生作用來發揮療效。“蛋白質的三維結構就像一套房子一樣有不同的‘房間，如果導致疾病的‘房間被小分子化合物堵住，它的功能就得到調節，疾病就得到治療”。

“利用這一特性，我們可以在計算機中建立小分子化合物和蛋白質的三維模型，并利用相關軟件進行二者的模擬對接，最終篩選出可能調節蛋白質功能的小分子化合物。”

在全球范圍內，基于小分子化合物的化學藥物仍然是新藥研發主流，每年都有30多個這類新藥被研制出來。

現在，計算機輔助藥物篩選平臺上包含了多個個性化的小分子化合物數據庫，如先導化合物數據庫、類藥化合物數據庫、天然產物數據庫、中草藥成分數據庫等，總共包含2000多萬個小分子化合物結構。潛在客戶包括醫藥企業、生產保健品的企業和食品企業等。

創業初期，趙勇為自己制定了兩個層次的戰略目標：較低的目標是創建一個能夠加快新藥研發的平臺，主要針對先導化合物的發現和優化；較高的目標是能夠開發出一個自己貢獻度較大的新藥。

如今，他離夢想只有一步之遙。

計算機輔助藥物篩選平臺上線，收獲了業界好評，被認為是可以加快新藥研發的好工具。

另外，他承擔了北京市科學技術研究院課題“β2-腎上腺素受體靶向小分子藥物的虛擬篩選”，成功篩選出一個高選擇性的β2-腎上腺素受體拮抗劑。同時，還成功篩選出兩個針對耐藥菌的小分子先導化合物；目前已經申請了三項新發明專利。

下一步，他想與醫藥企業合作，將幾種新藥從前期研發走向產業化。

“數十億美元的市場”

目前，平臺的基本框架已經搭建完成，去年開始對外提供服務。可以說，平臺上線與北京市計算中心的幫助密不可分。2012年，事業部剛成立時，中心投入了上千萬元，北京科力新技術發展公司投入440萬元，作為平臺啟動資金。在后來的研發當中，中心又撥給趙勇90萬元的科研經費。雖然對于新藥研發的高成本，這些錢是杯水車薪，但它幫助趙勇渡過了創業最難熬的那段日子。

計算藥物事業部與北京市計算中心的關系類似于集團和孵化器，趙勇屬于事業部編制，中心提供給他各種便利條件，希冀平臺做好了能發展成為一家公司，中心以入股的形式獲得公司的發展紅利。

“我們正努力成為一家公司。”事業部正沿著中心希望的發展軌道向前行進。

但是，一個現實問題擺在趙勇面前。截至目前，計算機輔助藥物篩選平臺上線近一年時間，收入還不到百萬元。“國內醫藥公司對虛擬篩選的認識程度不太高”，趙勇有些著急，更多的是無奈，“這是一個好平臺，有著數十億美元的市場前景。”

回國以后，趙勇遇到了很多困難。例如，由于外籍身份，很多科研經費，趙勇沒辦法申請。他還談到，“藥物研發很燒錢，又屬于長線科研，但是平臺被劃分為企業，很多科研經費我們沒資格申請，很尷尬。”

最近，趙勇正在尋找有合作需求的科研院所，希望通過共同申請科研項目的方式，共同分享科研成果。

更為重要的是，趙勇認為，他是為做創新藥服務的，他希望將事業觸角和國家層面的相關機構相聯系，獲得國家支持，做好頂層設計。

或許情況還沒那么糟糕。如今，計算機輔助藥物篩選平臺已經完成了110多例篩選工作，雖然大部分篩選作為示范項目，趙勇沒收取費用，但在線注冊人數已經突破100人，人數還在不斷地向上升。

雖然平臺收入微薄，但聚集了一批志同道合的人。他們有虛擬篩選、計算機化學等學科背景，專業能力強，希望做自己喜歡的工作。

可以說，萬事俱備，只缺市場的“東風”。

一個新興市場需要培育，趙勇收獲了些許欣慰，未來平臺會上線英文版本，業務也將面向全世界。

在此，祝福趙勇好運！

鏈接：趙勇，北京市計算中心計算藥物事業部經理，北京“海聚工程”入選者，北京市特聘專家。