赵勇：虚拟筛选助力国家新药研发

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“计算机辅助药物筛选市场尚处于初级阶段，这方面的服务也是很有限的，我希望通过自己的努力，能够在中国药物研发方面做出一份贡献。”

2014年，作为北京市计算中心计算药物事业部掌舵人、北京市计算中心计算机辅助药物筛选平台（www.vslead.com）总设计师，赵勇带着他的团队，历经两年时间，潜心研发出基于小分子化合物的计算机辅助药物筛选平台。平台的上线，将在我国新药研发领域发挥重要的作用。

从助教到开拓型专家

1980年，赵勇考入同济医科大学医疗系，毕业后被分配到河南新乡医学院病理教研室当助教。安稳的工作并没有让赵勇止步对医学的探索，1989年，他考入中山医科大学法医系。6年以后，赵勇获得了法医系博士学位。在这期间，赵勇有幸先后师从于郭景元、朱小曼教授，两位导师是我国法医学界的带头人。从他们身上，赵勇学到了很多东西，更认识到医学科研的重要性。

1995年一个出国的机会，赵勇到了加拿大，开启海外留学寻梦之旅。他先是去了多伦多大学儿童医院，开展博士后研究。到2001年，赵勇已经完成了多伦多大学儿童医院和多伦多大学医学院的博士后。按道理讲，赵勇已攀登到医学的顶峰，是时候找一份好工作了。但他却不甘于此，又到加拿大约克大学应用数学系学习了3年并获得了计算机软件专业学士学位。

赵勇曾对人坦诚，他最好的运气是太太带给他的。在学术上取得成就后，赵勇在太太的引荐下，到了多伦多大学结构基因组学联盟任副研究员。

结构基因联盟主要为解析决定人类疾病与治疗相关蛋白质三维晶体结构，特别是癌症和与代谢相关的疾病的蛋白质，例如小分子代谢、甲基转移酶、乙酰基转移酶和表观遗传学等，同时开展针对疟原虫蛋白质的研究。每年发布超过200个以上的三维蛋白质结构。迄今已经发表600多篇论文，近1200个蛋白质结构。合作遍布全球200多个研究小组。

在结构基因联盟工作期间，赵勇已经成长为世界一流的使用计算机分析蛋白质的专家，并且是开拓型的专家，在他之前，很少有人能够同时将计算机分析与基因组学、蛋白组学和小分子药物筛选有机的结合在一起。

虚拟筛选平台上线

2010年前后，中国开始大力发展生物医药产业。一年以后，赵勇决定回国，为祖国贡献自己的力量。因为他知道，祖国最需要这方面的技术和能力，他的所学可以提升国家新药开发特别是源头创新的能力。

他回国后的第一份工作是在北京诺赛基因组研究中心有限公司任生物信息部高级经理兼首席科学家。

2012年，赵勇离开诺赛基因组研究中心，加盟北京市计算中心生物计算事业部，担任研究员。2013年，赵勇在北京市计算中心领导的支持下，创建计算药物事业部，带领团队完成了国内第一家能够提供在线服务的计算机辅助药物筛选平台，旨在提供蛋白质靶向小分子化合物的筛选和优化服务，有望使该类药物的早期研发时间缩短一半。

借助北京市计算中心的计算能力，以及庞大的小分子化合物数据资源，这一平台已经在药物虚拟筛选领域处于国际领先水平。

作为世界蛋白质靶向先导化合物筛选的探索者和小分子化合物虚拟筛选平台的开拓者，赵勇在生物信息学领域有着丰富的工作经验。

他能够独立制作生物信息学分析软件，具有生物信息数据库开发经验；他还精通蛋白质结构分析，并设计构建了基于蛋白组学分析的小分子药物虚拟筛选流程，以及基于高通量测序的基因组学及比较基因组学的数据分析，这让他在很短的时间内就构建出针对小分子药物的虚拟筛选平台。

作为事业部负责人和首席科学家，他还负责生物计算部高通量测序数据分析对外服务，开发宏基因测序数据分析流程、基因组重测序分析流程、全基因组基因注释流程等。在2012年至2013年期间，指导完成了十余个对外分析项目，其中包括鱼肠道微生物宏基因组高通量测序数据分析、玉米基因组重测序、毛白杨全基因组基因注释等。

新药研发的重要一环

美国每年都会有数十种新药上市。但我国的情况却是：迄今为止，我国开发的获得国际承认的创新药物只有两个——青蒿素和二巯基丁二酸钠。国内医药公司可以生产24类1000多种原料药，但其中97%以上是仿制的，基本都没有专利保护。这与我国的国力是不相称的。

“计算机辅助药物筛选平台，可以为新药研发，尤其是源头创新的新药研发提供技术支撑。可以肯定地说，我国新药研发增加虚拟筛选的环节后，新药上市数量和研发效率都将有显著提升。”

赵勇对记者说，在国外，只要是一个成规模的医药公司，都会将虚拟筛选作为药物研发的标准配置。公司决定做一种新药，首先要观察蛋白质的靶标在哪里，他们会先在计算机上做一个仿真模拟，找到类似的分子化合物，再去做传统实验筛选药物。而我国没有这一环节，更多的是通过传统的实验手段去解决，颇有些手工作坊的味道。

“有证据表明，虚拟筛选比传统实验筛选的命中率高出200倍以上，这一数值是通过实验测试得来的。”

除了提升命中率外，虚拟筛选还可以缩短药物研发周期，“至少可以缩短两年”，赵勇强调，“一个新药从立项到上市通常经历10年时间。每年研发成本平均高达1亿美元。早期阶段研发缩短两年时间意味着减少数千万美元的研发成本。”

由此可见，虚拟筛选对于新药研发来说是多么地重要。这是件利国利民的好事。

基因+蛋白分析指导临床用药

赵勇构建的是一个综合性平台，为新药研发提供在线综合性服务，这一平台包括生物信息分析、虚拟筛选、反向虚拟筛选、分子动力学分析、化合物查询等内容。虚拟筛选作为新药前期研发的重要环节，在国外已经普及，但在国内才刚起步。

计算机辅助药物筛选平台是我国第一家商业化的虚拟药物筛选平台，可以通过互联网向国内外药物研发科研院所和企业提供远程服务。

平台的第一个模块是生物信息分析业务，包括基因组学生物信息分析和蛋白质生物信息分析。“如果一个人得病了，说明他身体里某类蛋白质出问题了，可以通过基因的方法查找到这类蛋白质，从而指导临床用药。”

2012年，美国曾做过一项调查，每年有10万多的美国人因为药物毒副作用导致死亡。药物对病人的有效率有时仅有30%，其它情况下（有时高达70%）药物要么对病人无效，要么是有害性更大。这是多么可怕的一个事实啊！

“但是，办法不是没有，因为人类的基因型是千差万别的，一个药物只针对某类基因型有效，对于其他基因型是无效的。如果结合基因组学和蛋白组学去解析人类的基因型，看其适合哪种药物，找到相匹配的那款，就是有效的。”这一办法可以指导临床用药，也是赵勇的专业强项。

“除了辨别出基因型，还要对人体的蛋白质进行研究，看其是否可以作为药物的标靶。如果知道人的哪个蛋白质出现了功能问题，就可以有针对性地筛选出适合的药物。”

听上去像是个体化医疗，但事实上并非如此。个体化医疗是在基因检测的基础上，指导临床用药。但是，药物和蛋白质会发生作用，构建成一定的空间结构。“虽然，基因是人体的遗传单位，蛋白质是功能单位，基因设定好程序和编码，生成蛋白质。在人体中起作用的是蛋白质，营养物转变成能量的过程也是蛋白质起作用的过程。而药物是通过调节蛋白质功能来达到药效的。”所以，赵勇强调把基因组学和蛋白组学相结合来筛选出病人适合的药物。

只要解析出相关联的蛋白质，就可以诊断某类疾病。如今，计算机辅助药物筛选平台已将成功解析出的3000余种与疾病相关的蛋白质结构均布置上线供药物筛选鉴定，涉及高血压和各类癌症等。

分类庞杂的小分子化合物数据库

计算机辅助药物筛选平台并非是把万能钥匙，而是以小分子化合物虚拟筛选为主要方向。

小分子化合物类药物是现代药物大家庭中占比最大的一类。通过和人体内疾病相关的蛋白质发生作用来发挥疗效。“蛋白质的三维结构就像一套房子一样有不同的‘房间，如果导致疾病的‘房间被小分子化合物堵住，它的功能就得到调节，疾病就得到治疗”。

“利用这一特性，我们可以在计算机中建立小分子化合物和蛋白质的三维模型，并利用相关软件进行二者的模拟对接，最终筛选出可能调节蛋白质功能的小分子化合物。”

在全球范围内，基于小分子化合物的化学药物仍然是新药研发主流，每年都有30多个这类新药被研制出来。

现在，计算机辅助药物筛选平台上包含了多个个性化的小分子化合物数据库，如先导化合物数据库、类药化合物数据库、天然产物数据库、中草药成分数据库等，总共包含2000多万个小分子化合物结构。潜在客户包括医药企业、生产保健品的企业和食品企业等。

创业初期，赵勇为自己制定了两个层次的战略目标：较低的目标是创建一个能够加快新药研发的平台，主要针对先导化合物的发现和优化；较高的目标是能够开发出一个自己贡献度较大的新药。

如今，他离梦想只有一步之遥。

计算机辅助药物筛选平台上线，收获了业界好评，被认为是可以加快新药研发的好工具。

另外，他承担了北京市科学技术研究院课题“β2-肾上腺素受体靶向小分子药物的虚拟筛选”，成功筛选出一个高选择性的β2-肾上腺素受体拮抗剂。同时，还成功筛选出两个针对耐药菌的小分子先导化合物；目前已经申请了三项新发明专利。

下一步，他想与医药企业合作，将几种新药从前期研发走向产业化。

“数十亿美元的市场”

目前，平台的基本框架已经搭建完成，去年开始对外提供服务。可以说，平台上线与北京市计算中心的帮助密不可分。2012年，事业部刚成立时，中心投入了上千万元，北京科力新技术发展公司投入440万元，作为平台启动资金。在后来的研发当中，中心又拨给赵勇90万元的科研经费。虽然对于新药研发的高成本，这些钱是杯水车薪，但它帮助赵勇渡过了创业最难熬的那段日子。

计算药物事业部与北京市计算中心的关系类似于集团和孵化器，赵勇属于事业部编制，中心提供给他各种便利条件，希冀平台做好了能发展成为一家公司，中心以入股的形式获得公司的发展红利。

“我们正努力成为一家公司。”事业部正沿着中心希望的发展轨道向前行进。

但是，一个现实问题摆在赵勇面前。截至目前，计算机辅助药物筛选平台上线近一年时间，收入还不到百万元。“国内医药公司对虚拟筛选的认识程度不太高”，赵勇有些着急，更多的是无奈，“这是一个好平台，有着数十亿美元的市场前景。”

回国以后，赵勇遇到了很多困难。例如，由于外籍身份，很多科研经费，赵勇没办法申请。他还谈到，“药物研发很烧钱，又属于长线科研，但是平台被划分为企业，很多科研经费我们没资格申请，很尴尬。”

最近，赵勇正在寻找有合作需求的科研院所，希望通过共同申请科研项目的方式，共同分享科研成果。

更为重要的是，赵勇认为，他是为做创新药服务的，他希望将事业触角和国家层面的相关机构相联系，获得国家支持，做好顶层设计。

或许情况还没那么糟糕。如今，计算机辅助药物筛选平台已经完成了110多例筛选工作，虽然大部分筛选作为示范项目，赵勇没收取费用，但在线注册人数已经突破100人，人数还在不断地向上升。

虽然平台收入微薄，但聚集了一批志同道合的人。他们有虚拟筛选、计算机化学等学科背景，专业能力强，希望做自己喜欢的工作。

可以说，万事俱备，只缺市场的“东风”。

一个新兴市场需要培育，赵勇收获了些许欣慰，未来平台会上线英文版本，业务也将面向全世界。

在此，祝福赵勇好运！

链接：赵勇，北京市计算中心计算药物事业部经理，北京“海聚工程”入选者，北京市特聘专家。