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演讲摘要：药物发现是识别具有潜在治疗作用的化合物的过程，其中，预测药物-靶标相互作用（DTI）的步骤必不可少。由于DTI的验证耗时和资源，需要开发高效的计算方法。药物同蛋白的互作是多对多的关系，我们将DTI预测问题融入多标签学习框架中，用新型特征表示方法来提高准确度。开发了基于级联深林（CDF）的模型，DTI 的异构图利用基于路径类别的多相似性特征。经验证，DTI-CDF 方法明显优于传统的基于整体学习的方法（例如，随机森林（RF）和XGBoost（XGB）），基于深度学习的方法（例如，深度神经网络（DNN））。 为了进一步提高预测性能，我们在多标签分类中引入社区检测方法来预测DTI，命名为DTI-MLCD。我们更新了金标准数据集，增加了15000多个DTI样本（https://github.com/a96123155/DTI-MLCD）。 DTI-MLCD适用于金标准和更新后的两个数据集，我们也证明了其优越性超过了其他机器学习方法以及现有的几种方法。相关研究成果发表在Nature Machine Intelligence（Chu 2022）和Briefings in Bioinformatics上 (Chu Y et al., Brief in Bioinform, 2019，2020，2021)。 我们把这些最新AI药物发现技术整合到计算机辅助药物设计软件SAMM之中，并构建细胞色素P450酶多态性基因型-表型相关性数据库。把深度学习等非线性方法开发了统计预测模型以及基于web的软件工具并应用到药物构效关系，药物代谢以及毒理和基因表型相关性的研究中。 开发了SNPs及ADMET 在线预测平台, 并将其应用到各种典型体系，对个性化药物用药有一定的指导意义。 通过超大规模的高性能计算和虚拟筛选，我们发现花椒有效成分WGX-50有可能作为治疗阿尔兹海默症的候选药物。与本院乔中东教授以及睿智化学合作，通过大量的实验证实了WGX-50小分子能够结合到目标蛋白α7烟碱乙酰胆碱受体（α7 nAChR）上。同时WGX-50分子能够有效地抑制Aβ淀粉样蛋白（α-amyloid）诱导的神经胶质细胞的炎性因子的分泌，阻止细胞凋亡蛋白的表达，减少细胞凋亡，从而有效地保护神经细胞。除此以外，wgx50能够直接作用于Aβ淀粉样蛋白（α-amyloid），使其解聚，从而抑制其对神经元的毒害作用。经过WGX-50处理之后的神经细胞中，细胞凋亡分子Bax的基因和蛋白表达量明显减少，进一步从蛋白和基因水平说明WGX-50是有神经保护作用的。 在动物水平，我们进行了Morris水迷宫（Morris water maze, MWM）实验，测试WGX-50对东莨菪碱急性引发的智力障碍的干扰作用。结果表明，WGX-50无论是对小鼠穿越平台的次数（空间记忆），还是寻找有效路径的时间（方向位置），都可以有效地改善东莨菪碱所致的急性小鼠记忆获得性障碍。为进一步评价WGX-50对老年痴呆症的作用，我们采用了ppr转基因小鼠作为老年痴呆症的模型小鼠。选择了鼠龄为10周的同窝的ppr+雄鼠及ppr-雄鼠，随机各分为2组，双盲法注射WGX-50或生理盐水10天后，Morris水迷宫法评价WGX-50对老年痴呆的影响。 WGX-50可以有效地改善ppr+转基因小鼠的记忆能力。因此，WGX-50可以通过激动α7乙酰胆碱能受体以及阻止β-amyloid聚集或使其解聚等途径，有效地治疗老年痴呆症。正与A股上市公司合作申报国家一类新药。最近的线虫和小鼠抗衰老、长寿实验表明，花椒素（WGX-50）能够大幅杜延长寿命，特别是把高等动物健康寿命延长3倍。抗衰老功能在护肤品领域得到了较好的应用。
讲者简介：魏冬青，上海交通大学生命学院以及微生物代谢国家重点实验室长聘教授（二级教授）、鹏城实验室双聘教授、仲景中医药产业研究院院长，曾任河南省特聘教授、天津市特聘教授，英国皇家化学院院士，目前候选加拿大皇家科学院院士。Nature-Springer SCI期刊"Interdisciplinary Sciences – Computational Life Sciences"（1区）创始主编，Current Computer Aided Drug Design(现代计算机辅助药物设计)主编，Current Chinese Science（现代中国科学）生物信息编辑，高被引学者。在PRL，JACS， Gastroenterology，Nature子刊等期刊发表科学论文600多篇，主编专著11部，SCI引用14000多次， H-index 64, H10-index 280。在交叉学科多个领域做出了开拓性工作，特别是首次从理论上证明了铁电液晶的存在，首次揭示了爆炸反应的微观机理，发现并验证了花椒素的抗衰老作用。根据最近的顶尖科学家排名国内排五百名，自然科学排196，生物学110，物理学55，国际上排一万名左右。获得横山亮次(Yokoyama Ryōji)奖，上海交大科学技术奖，上海市微生物学会抗疫突出贡献优秀会员，中华医学二等奖，上海市科学进步一等奖, 计算机协会自然科学二等奖和上海市优博导师称号。卫生信息学会大数据应用评估与保障专业委员会副主委、生物工程学会生物信息专委会副主委、国际交叉科学学会会长、国际生物信息学会执行会长。
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