李敏：挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的生命信息

近日，中南大學(xué)計算機(jī)學(xué)院院長李敏教授榮獲第十九屆中國青年女科學(xué)家獎。李敏教授主要從事生物信息學(xué)與數(shù)據(jù)挖掘研究，在知名國際期刊和國際會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，獲國家授權(quán)發(fā)明專利30余項等；曾榮獲2022年度高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎、2021年吳文俊自然科學(xué)獎、以及2019年湖南省自然科學(xué)獎等。

本碩博攻讀三個不同的專業(yè)

李敏教授1978年4月出生，在本碩博階段分別攻讀了三個不同的專業(yè)，本科是通信工程專業(yè)，碩士是交通運(yùn)輸工程及控制，博士則是計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

新千年之初，李敏便開始了碩士的科研之旅，畢業(yè)后便留校工作，同時也報考了博士，開啟了她在職博士之旅。正是這個契機(jī)，讓她進(jìn)入了生物信息領(lǐng)域。那時，從計算機(jī)科學(xué)到生物信息學(xué)的跨界是一項巨大的挑戰(zhàn)，也是真正的跨學(xué)科交叉融合。盡管這一選擇最初是她不得不脫離舒適區(qū)的被動決定，她卻在其中發(fā)現(xiàn)了無限的樂趣，并逐漸將其轉(zhuǎn)變?yōu)樯羁痰臒釔邸?/p>

交叉研究“四兩撥千斤”

近年來，李敏的工作集中在基因組組裝與三維結(jié)構(gòu)解析、生物網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析，以及關(guān)鍵蛋白質(zhì)、疾病基因和藥物靶標(biāo)的預(yù)測等領(lǐng)域。她強(qiáng)調(diào)，生物信息是一個強(qiáng)交叉領(lǐng)域，要想做好交叉研究，關(guān)鍵在于架起計算機(jī)和生物醫(yī)學(xué)的橋梁，從復(fù)雜生物數(shù)據(jù)出發(fā)，通過挖掘生物數(shù)據(jù)背后隱含的生物特征，探索生物數(shù)據(jù)內(nèi)部深蘊(yùn)的規(guī)律，進(jìn)行面向特征的計算建模。

在基因組測序方向上，使用計算機(jī)算法做基因組組裝。組裝得到的基因組可以看作一條由脫氧核糖核酸（DNA）組成的“長繩子”，它被高度壓縮后存放在細(xì)胞核中。從外部看起來，它就像雜亂無章的毛線團(tuán)，但實際上卻具有特定的空間結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的改變與發(fā)育、疾病密切相關(guān)。李敏團(tuán)隊從最開始對三維基因組相關(guān)測序數(shù)據(jù)分析的Benchmark平臺、基于多組學(xué)集成的機(jī)器學(xué)習(xí)方法以及直接從基因組序列信息出發(fā)的深度學(xué)習(xí)模型，做了一系列工作。

此外，在蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域，李敏團(tuán)隊也開展了深入的研究工作。為了深入理解分子之間的相互作用及其與疾病之間的關(guān)聯(lián)，李敏團(tuán)隊用計算機(jī)算法構(gòu)建生物網(wǎng)絡(luò)并分析。用計算的方法預(yù)測關(guān)鍵蛋白質(zhì)和疾病基因能為生物學(xué)家和醫(yī)生進(jìn)行生物實驗提供很好的參考，對于傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)生物實驗，往往能實現(xiàn)“四兩撥千斤”。

同樣的，在藥物研發(fā)領(lǐng)域，算法和人工智能發(fā)揮的作用也越來越大。李敏團(tuán)隊預(yù)測了藥物與靶標(biāo)蛋白的作用關(guān)系以及結(jié)合能力，并細(xì)化預(yù)測了藥物與靶標(biāo)蛋白存在的激活或抑制作用。

工具只有被使用才有價值

采訪中，李敏指出，“科研需務(wù)實”。她表示：“我們并不希望算法僅僅只是在幾個指標(biāo)上擁有優(yōu)秀的性能，而更希望提出的算法能夠為生物學(xué)家和醫(yī)生所用，能夠為生物問題提出可行的解決方案。因此，我們實驗室提出的算法，幾乎都提供了開源代碼，或工具軟件或Web平臺，提出的算法和開發(fā)的工具只有被使用才有價值，才能有效推動前沿科學(xué)研究的發(fā)展。”

回顧自己的成長歷程，李敏深深感激那些一路賦予她正面影響的人。“他們不僅是我的學(xué)術(shù)榜樣，不斷激勵我探索未知，也以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)，影響了我的人生態(tài)度，指導(dǎo)我立德、立功、立言。”她認(rèn)為，與老師一起研究科學(xué)問題、解決實際應(yīng)用問題取得成功后的喜悅是其他工作所無法替代的，“科學(xué)研究是持續(xù)向前發(fā)展的，它的魅力在于未知。探索未知是永遠(yuǎn)不會感到枯燥的。”

（據(jù)澎湃新聞）