【時(shí)快訊】全球首個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域綜合性大科學(xué)裝置開放十周年之際迎來全面升級(jí)

中國科學(xué)院上海高等研究院26日在滬舉辦的“國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施開放十周年學(xué)術(shù)論壇”傳出消息，面向“AI for Science”新時(shí)代，蛋白質(zhì)設(shè)施正全面加速傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與AI技術(shù)的深度融合，打造支撐未來蛋白質(zhì)科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵“底座”型科技基礎(chǔ)設(shè)施，打造從“結(jié)構(gòu)認(rèn)知”到“結(jié)構(gòu)創(chuàng)造”的全新國家大科學(xué)設(shè)施新生態(tài)，夯實(shí)中國在生命科學(xué)與生物技術(shù)領(lǐng)域的全球競爭力。

論壇現(xiàn)場。　　國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施供圖

坐落在上海張江的國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施(簡稱“蛋白質(zhì)設(shè)施”)，隸屬于中國科學(xué)院上海高等研究院。作為全球首個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域的綜合性大科學(xué)裝置，蛋白質(zhì)設(shè)施現(xiàn)有九大技術(shù)系統(tǒng)，建立了從蛋白質(zhì)樣品制備、結(jié)構(gòu)解析到功能研究的完整技術(shù)體系。

截至2025年5月31日，蛋白質(zhì)設(shè)施已經(jīng)為107家企業(yè)提供技術(shù)支撐和服務(wù)。2024年全年產(chǎn)業(yè)用戶機(jī)時(shí)1670小時(shí)，產(chǎn)業(yè)用戶服務(wù)量逐年增加。

著眼于生命科學(xué)的長遠(yuǎn)發(fā)展，蛋白質(zhì)設(shè)施與上海科技大學(xué)iHuman研究所、免疫化學(xué)研究所聯(lián)合建設(shè)“中國蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫”(PDBc)，并于2022年正式加入國際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫組織，成為全球第四個(gè)國家和地區(qū)成員。目前，中國產(chǎn)出的結(jié)構(gòu)生物學(xué)新數(shù)據(jù)占到世界19%、亞洲65%，中國產(chǎn)出的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)已實(shí)現(xiàn)近100%由PDBc審校注釋。

當(dāng)前生命科學(xué)研究正處于從“靜態(tài)結(jié)構(gòu)解析”邁向“動(dòng)態(tài)功能建模”的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型期，AI技術(shù)為結(jié)構(gòu)生物學(xué)帶來范式性躍遷。應(yīng)對新一輪科技革命的技術(shù)挑戰(zhàn)，蛋白質(zhì)設(shè)施正系統(tǒng)布局蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)研究平臺(tái)建設(shè)，著力提升設(shè)施整合結(jié)構(gòu)生物學(xué)平臺(tái)實(shí)時(shí)捕捉動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的時(shí)間分辨能力，同時(shí)引入AI驅(qū)動(dòng)的模擬計(jì)算與構(gòu)象預(yù)測技術(shù)，推進(jìn)功能蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的多尺度、多時(shí)間點(diǎn)計(jì)算模擬能力。

近期，蛋白質(zhì)設(shè)施與上海思朗萬維計(jì)算技術(shù)有限公司共建“高性能蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)計(jì)算中心”，引入國產(chǎn)自主可控的高性能分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算平臺(tái)，并與設(shè)施九大技術(shù)系統(tǒng)協(xié)同升級(jí)，形成“AI建模+實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證+動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)還原”的融合式研究新范式，支撐蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)機(jī)制解析、活性構(gòu)象識(shí)別、靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)變構(gòu)預(yù)測等復(fù)雜任務(wù)，為新藥發(fā)現(xiàn)與功能蛋白設(shè)計(jì)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

在合成生物學(xué)這一“AI+生物”最活躍的領(lǐng)域，蛋白質(zhì)設(shè)施也正在積極布局智能蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)。結(jié)合生物分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫、AI算法創(chuàng)新和自動(dòng)化合成技術(shù)，設(shè)施將對PDBc數(shù)據(jù)庫與計(jì)算框架進(jìn)行升級(jí)，并攜手企業(yè)，聯(lián)合打造全球首個(gè)高通量的“DNA-to-Protein蛋白質(zhì)體外無細(xì)胞合成”智能制造裝置。該裝置集蛋白設(shè)計(jì)、功能預(yù)測、體外合成于一體，形成結(jié)構(gòu)-功能-合成全流程，支持非天然蛋白設(shè)計(jì)、酶活性調(diào)控因子的構(gòu)建、可控模塊化蛋白系統(tǒng)等前沿合成生物研究。

如今，蛋白質(zhì)設(shè)施正以結(jié)構(gòu)生物學(xué)為錨點(diǎn)，全面擁抱智能計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)與高性能模擬技術(shù)，推動(dòng)結(jié)構(gòu)測定與功能設(shè)計(jì)的深度融合。面向未來，蛋白質(zhì)設(shè)施將聚焦蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)研究這一全球挑戰(zhàn)性方向，升級(jí)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，攜手高性能計(jì)算平臺(tái)共建“干濕結(jié)合”的動(dòng)態(tài)研究生態(tài)，打造支撐新藥發(fā)現(xiàn)和功能分子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)能力。同時(shí)，面向人工智能時(shí)代的合成生物學(xué)新機(jī)遇，設(shè)施將推動(dòng)“蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫”與“設(shè)計(jì)平臺(tái)智能化重構(gòu)”，建設(shè)全球首個(gè)高通量蛋白質(zhì)“智造”平臺(tái)。