软件识别改善糖尿病和其他疾病药物治疗的潜在途径

蛋白质有时会失控。它们所包含的所有好东西(有用的基因和生物材料)都可能被扭曲。特定氨基酸的突变会导致长链蛋白质卷曲(就像猫玩的毛线球)，并拒绝分解。这些链被称为淀粉样原纤维，具有极高的毒性，通常是有害的。它们附着在大脑和胰腺等器官上，阻止它们正常运作。它们会导致一些看似不同的疾病，比如糖尿病和阿尔茨海默氏症。开发治疗这些疾病的有效药物，并使原纤维溶解，通常需要生化学家进行漫长而昂贵的反复试验。

数以十亿计的选择

但是现在，在计算机科学学院Jérôme Waldispühl教授的领导下，麦吉尔大学的研究人员已经创建了一套计算机程序，可以加速计算机的进程药物发现治疗这类疾病。这些程序被设计用来扫描原纤维(或错误折叠的蛋白质)寻找弱点。他们的想法是设计出有用的基因突变来溶解把原纤维连接在一起的纽带——有点像找到正确的一缕羊毛来解开一个打结的球。这可能是一项庞大的任务，因为寻找对药物开发有用的突变需要探索数百万种可能的遗传物质结构组合。

但对于原纤化，随着麦吉尔称之为其套件的计算机工具，一个名称，它在他们开发的程序的超级英勇性上提示，任务是一种非常不同的顺序。“在一周的空间内，通过使用我们的计划和超级计算机，我们能够查看数十亿种可能的方法来削弱这些有毒蛋白质中的粘合。我们将其缩小到现在只有30 - 50个可能性进一步探讨，“穆罕默德·史博（McGill Proddoctoral Smaoui）说，第一个关于这篇关于研究的三篇论文的第一作者。“通常，生物化学家可以花费几个月或多年的实验室试图确定这些有前途的突变。”

超级计算机拯救了我们

研究人员在一种医学化合物上测试了他们的程序，科学家们在过去几十年里一直试图改进这种化合物。这种化合物是糖尿病患者用来提高胰岛素性能的药物的一部分，目前以Symlin的名义出售。这种合成化合物是基于一种类似胰淀粉酶的蛋白质，但众所周知，这种蛋白质在长期产生时会对胰腺产生毒性淀粉样纤维。麦吉尔大学的研究小组利用纤维化剂精确定位了有限数量的可能的基因修饰，以减少化合物的毒性。

Jérôme Waldispühl，这篇论文的首席研究员，相信这类计算研究将在未来的药物发现中发挥越来越重要的作用。“计算机正在改变药物开发的方式，”Waldispühl说。“在过去10年里，淀粉样蛋白的研究加速了。但是，计算机可能被证明是找到更好的治疗从关节炎到帕金森氏症等一系列系统性和神经退行性疾病的药物的关键。如果没有超级计算机和这类程序，进行这类研究和提出解决问题的可能方案将花费更长的时间和更昂贵的成本。”

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