近日,谷歌公司旗下DeepMind团队在《自然》杂志公开了AlphaFold2的源代码,几天后又发布了由AlphaFold预测的蛋白结构数据库,以供全球科研人员免费开发使用。随着AlphaFold2源代码的公开,瞬间沸腾了学术圈,为了深入讨论Alphafold2对结构生物学的意义和影响,并基于此布局中心未来发展方向,清华大学结构生物学高精尖创新中心于2021年7月27日上午,召开了“2021年度战略发展研讨会”。中心执行主任王宏伟教授主持了本次会议,中心PI通过线上线下相结合的形式参与了本次会议。

去年年底,Alphafold2横空出世,瞬间引发了结构生物学、人工智能、生物医药等领域的热烈讨论。不少人认为,Alphafold2的出现将对“结构生物学”带来极大冲击,那么事实如何?会上,与会PI针对自己的亲身实验纷纷对Alphafold2的应用体验和前景预判发表了自己的看法。整体而言,参会人员认为蛋白质结构预测软件的大幅度提升是一大契机,将会对结构生物学乃至生命科学产生重大的影响,对结构生物学的进一步发展带来了新的机遇,结构生物学也因此进入新时代。正如中心主任施一公教授所言,“我们要拥抱变化,不要抵触、回避它,深刻理解AlphaFold2带来的契机。积极面对,提前布局,才是我们现在要思考的。”中心执行主任王宏伟教授强调“一个新兴事物的诞生之初,必定不是完美的。虽然软件算法还存在若干不足之处,不能因此否定它的变革型意义。”
Alphafold2是挑战更是契机,它为结构生物学发展打开了一扇新的大门,从中可以洞见人工智能进军结构生物学乃至大生命学科的广阔前景。如何把握发展主动权,抓住机遇,主动作为,是中心当下的发展任务。新一轮科技革命和产业变革正在重构全球创新版图,结构生物学的发展日新月异,以Alphafold2和RoseTTAFold为代表的人工智能工具必将对结构生物学产生深远影响。如何在其新兴阶段,提前布局,追赶超越,突破关键核心技术,从而持续保持中心结构生物学的国际领先地位,避免未来结构生物学领域出现“卡脖子”问题,是中心发展战略的根本。因此,加大对结构生物学的支持,不仅是我国抢占科技创新制高点的要求,也是加快实现我国高水平自立自强,以科技创新催生新发展动能,构建新发展格局的有力保障。
“中国应抓住技术变革的契机,提前布局,积极应对领域挑战,加大对结构生物学的支持”成为与会人员的共识。“一旦类似结构预测的关键技术被国外研究机构所垄断,那么未来5-10年这将成为中国又一卡脖子问题。”会上王宏伟教授强调到。“大学应立足当下,着眼未来;抓住机遇,做好学科布局,未雨绸缪,避免未来出现卡脖子问题。”因此,未来中心将着眼于“结构生物学支撑平台的搭建”,以实现结构生物学的通用化和普适化。如:在中心支持建设的五大技术平台上,充分发挥中心技术方法领域的优势,搭建“结构预测”平台,同时加大对人工智能或计算生物学方向的投入和支持。日前,中心已积累了大量冷冻电镜相关研究数据,运用已有数据,对于结构预测、结构模型新算法的开发非常重要。因此,冷冻电镜数据库的建设也将是中心新一期建设的工作重点之一。此外,如何结合中心已有优势,利用AlphaFold2技术,提出新的布局方向也是未来工作的一大重点。如:进一步加大基于结构的新药研发与创制的后期工作布局,搭建药物合成平台(小分子平台、大分子平台),以推动和加速新药研发效率。同时,在此基础上,中心应建设、完善专利申请转化机制,以提高中心科研成果转化效率。
过去几年,随着冷冻电镜技术在硬件设备和软件算法上所取得的革命性突破,结构解析的分辨率得到了前所未有的提高。近几年,冷冻电镜更是被广泛应用于生命科学的诸多领域,并日渐成为结构生物学的主要研究手段。那么AlphaFold2以及华盛顿大学David Baker团队的RoseTTAFold是否如冷冻电镜一般引发结构生物学一场新的革命,尚无定论。但可以预见,由人工智能引发的新一轮技术革命,必将成为未来10年乃至更长时间内科学技术发展的焦点,也必将对结构生物学乃至生物、医疗、制药等诸多领域,产生更多划时代的影响。