■本报记者 王兆昱
2018年,中山大学药学院一名研一学生因“做实验很痛苦”而“鼓捣”起代码。彼时,人工智能(AI)制药尚未进入大众视野。23岁的他在攻读硕士期间发表的第一篇论文,竟是国内最早使用生成式AI进行药物分子设计的研究之一。
2024年,这名研究生已成为上海交通大学助理教授,他叫郑双佳。在AlphaFold研发者摘得诺贝尔化学奖之际,郑双佳带领团队研发出DynamicBind,在AlphaFold静态结构预测的基础上进行动态复合物结构预测,代表了AI制药未来的发展方向。
近日,在2024未来科学大奖周活动中,郑双佳作为2024“亚洲青年科学家基金项目-生命科学研究员”出席。与他对话,能感受到这位青年科学家的目光始终“看向未来”。
“超越”AlphaFold的工作
“近年来,AI制药逐渐引发学术界和资本市场的高度关注。我在2017年AI制药发展早期就开始从事相关研究。”郑双佳说。
郑双佳向《中国科学报》介绍,传统药物设计有三大核心步骤。第一步是发现“靶点”并阐明生物机制;第二步是在给定“靶点”的基础上,通过虚拟筛选和优化,设计出潜在候选药物;第三步是将候选药物从细胞或动物实验推及人体临床试验,完成最终研发。
这个过程非常缓慢且费用昂贵——平均耗时10年以上,花费26亿美元。
而AI研究正在改变这一现状。“生成式AI几乎已经渗透到传统制药的每一个环节。”郑双佳说。该团队聚焦临床前药物研发阶段,通过AI技术从化学空间中筛选优质起始分子,并对其进行多轮优化,效率得到显著提高。
DynamicBind是郑双佳颇为自豪的成果之一。据介绍,DynamicBind的核心是预测小分子与蛋白的相互作用,在药物领域的应用价值远超仅能预测蛋白质单体结构的AlphaFold。通过引入“动态”模块,DynamicBind可以揭示蛋白结构中的“隐蔽口袋”。这些口袋在特定条件下才会开启,而AlphaFold的静态预测无法捕捉到它们。
将DynamicBind投入应用后,郑双佳团队惊喜地发现,他们所尝试的近20个药物“靶点”中,85%的靶点都能找到不错的苗头化合物,筛选成功率远高于传统计算化学方法及高通量实验方法。
“使用多尺度深度学习方法解码生命、编码药物。在这一过程中,我们对生命的本质有了更深的理解。”郑双佳说。对于AI与生物学的融合,他希望通过智能化工程方法,创造出具有特定功能的生物系统。
机缘巧合,站上“时代的风口”
郑双佳自称是“一个幸运的人”。
2017年,22岁的郑双佳进入中山大学药学院攻读硕士学位,师从教授徐峻。后者是国内第一批做计算化学和化学信息学的专家之一。
“做实验对我而言是一件很痛苦的事。”郑双佳坦言,做实验的感觉“有点随机”,而使用数学或计算机的方法感觉更加“理性”。就这样,在徐峻的实验室,郑双佳开启了“一直写代码”的硕士生涯。
一开始,导师让郑双佳用传统算法进行分子设计。在此过程中,郑双佳发现了一个崭新的研究方向——AI。2017年,德国明斯特大学的Marwin Segler等人发表了世界首篇利用AI进行分子设计的论文。当时,郑双佳所在的药学院几乎无人学习AI,更谈不上应用AI,而他却对此产生了浓厚兴趣。
2018年底,郑双佳在化学信息学领域顶刊发表攻读硕士期间的首篇论文。这是中国最早使用生成式AI进行分子生成的工作之一。
在徐峻实验室的3年里,郑双佳参与了药物“从设计到转化”的过程。作为“领域小白”的他,由此了解了制药的关键问题,也为之后的产学结合打下良好基础。
谈及读博的经历,郑双佳非常感谢博士生导师、中山大学计算机学院教授杨跃东。作为一位优秀的计算生物学专家,他让郑双佳受到了充分的交叉学科训练。
2019年,机缘巧合下,郑双佳遇到人生中重要的创业伙伴——从美国麻省理工学院(MIT)计算机系博士毕业归国的李成涛。他们年龄相仿、理念相同。凭着“初生牛犊不怕虎”的劲头,郑双佳很快作为创始成员加入刚刚成立的星药科技。
“甭管传统药物研发有多难,干就完了!”郑双佳笑着说。
从2020到2023年,郑双佳一直担任星药科技副总裁。而创业并未影响郑双佳的学术研究。从读博至今,他一直将科研与产业转化相结合。“在学校里做传统科研,是找准一个点不断深入,直到开辟新课题;我做研究更期望它能转化、能应用。”郑双佳说,他的工作大部分不是为了发论文,而是在做有意思的技术时“顺便”发论文。
聚集小伙伴,做想做的事
2023年初,郑双佳收到美国哈佛大学、MIT等顶尖高校的博士后录取通知书,同时也收到上海交通大学“长聘教轨助理教授”录取通知书。他最终选择在国内任教职,并保持与海外实验室的合作。
郑双佳直言,与美国相比,国内在支持青年科研工作者方面表现出更大的灵活性和潜力,这给了他施展抱负的空间。“我希望通过底层技术创新,为AI制药的未来探索出FC碰碰胡老虎机法典-提高赢钱机率的下注技巧可能,而不是仅仅局限于当下热点。”
在组建实验室时,郑双佳认为,要聚集一群有想法的小伙伴,给定一个有意义的方向,大家就会“自己动起来”,形成一种良好的氛围。“让聪明人在一起做有趣的事。”
如何发现“聪明”人?在实验室的主页上,郑双佳暗藏了一些“小玄机”。想申请的学生如果能够读懂,就会按照提示发出邮件,接收到邮件的郑双佳自然能够“心领神会”。
作为“初出茅庐”的PI,郑双佳在获得2024亚洲青年科学家基金后,感激之情溢于言表。“作为天使基金项目,亚洲青年科学家基金会提供了不菲的资金。对于早期PI来讲,可以帮助我们更灵活地招一些优秀的学生,做一些更灵活的科研。”
郑双佳鼓励同龄的青年人员,做自己最热衷的事,不必勉强“死磕”不适合自己的领域。在他看来,风是机遇,更是积累的结果。“等风来”——风来时,他早已做好了起飞的准备。
《中国科学报》 (2024-12-25 第4版 综合)