VirtualFlow+Cloudam,让虚拟筛选提速28万倍

天和棋牌网址 来源:天和棋牌网址 2020-09-27 12:47

2020年伊始,一场突如其来的新冠疫情几乎将全世界打懵在地。在这个特殊时刻,原本显得神秘而高端的药物研发突然变得跟我们每个人息息相关。可以说,全世界都在对能够治疗新冠的新药或者疫苗翘首以盼。

但事实是,一款新药的研发往往需要10-15年时间,耗费20-30亿美元。在已知的4000多种疾病中,90%仍然无药可治。

新药的研发速度慢且成本高昂的主要原因之一是因为湿实验过于昂贵且耗时以及初始化合物命中率低。有鉴于此,如何日益强大的计算机算力来取代部分湿实验,从而大幅度提升新药研发的速度,降低成本,一直是研发人员所努力追求的。

今年3月,哈佛大学医学院的研究人员在《Nature》杂志发表天和棋牌网址了论文《An open-source drug discovery platform enables ultra-large virtual screens》。论文提到作者使用了VirtualFlow的开源药物发现平台对超大规模化合物库进行基于结构的虚拟筛选。他们通过整合海量的云端高性能计算资源,将完成10亿级别的化合物分子筛选的时间从475年缩短到了15个小时! 没错,仅仅换一个平台和方法,虚拟筛选的完成速度就被提升了将近28万倍!

虚拟筛选在众多药物发现技术中一直备受追捧。但合成方法学的高速发展,越来越多的有机分子被创造出来,可用于进行虚拟筛选的各种分子库呈几何级数增长。现在可用于药物发现的有机分子已经超过10的60次方。在如此天量的有机分子中做虚拟筛选,传统的方法所能起到的作用已经越来越小。

于是才有了VirtualFlow平台来解决这个问题。

基于VirtualFlow平台的药物发现流程示意图。图片

那么,VirtualFlow到底是什么?这是由哈佛大学医学院牵头研发的全新开源药物发现平台,旨在利用高性能计算能力并行筛选潜在的有机化合物结构,以寻找有希望的新药物分子。该平台支持AutoDock Vina、QuickVina 2、Smina、AutoDockFR、QuickVina-W、VinaXB和Vina-Carb等应用,能够利用AWS、GCP等主流公有云的计算能力进行大规模并行计算。

简单地讲,VirtualFlow平台包含两个模块:配体准备和虚拟筛选。VFVS模块兼容市面上大部分免费的分子对接程序,并可进行同时计算交叉验证。

以前的虚拟筛选方法中,研究人员通常会使用本地HPC或是Hadoop集群来进行计算。但面对线性增加的算力需求,计算资源的捉襟见肘也使得虚拟筛选所需的时间越来越长。正如该论文的作者之一,HMS研究所和哈佛大学物理系的助理Arthanari所言:毕竟不是每个研究者都在哈佛或斯坦福任教,不可能动辄获得数万核的算力支持。

VirtualFlow的优势在于,它能通过云端整合上万个CPU来进行分子对接,实测结果显示,VirtualFlow使用160000个CPU对接十亿个小分子耗时约15小时。这种超大规模计算的组织架构如下图所示。

下一篇:我国铂基电催化材料性能提升获重大技术突破
上一篇:投入不足导致研发受天和棋牌网址掣肘 极米科技冲刺科创板乏力
相关文章
评论
返回顶部小火箭