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研發新藥的新魔法

利用電腦輔助分子結構計算,快速、有效地鎖定新藥研發的方向,可以有效地為世界帶來產業突破和解決與人類生老病死息息相關的問題。
 
 
 
提到研製新藥品,多數人都會聯想到身穿白袍的專業人士、眾多的試管與儀器,以及等待試驗的白老鼠。但事實上,有一種先進的電腦運算模式正介入這個程序中,顛覆了你我的既有想像。

傳統上,研發或改良新藥品必須先進行大量的各種實驗,在無數次的篩選與修正後,才能得到一個最佳的成果。在研發最初期,大多數實驗是「嘗試」與「調整」,往往在無形中浪費了大量的人力與資源。臺灣大學資訊工程學系的曾宇鳳教授數年前自國外帶回一種新概念,選擇在一開始就改用一種「系統性的方法」,利用電腦輔助分子結構計算,能快速、有效率地鎖定新藥的研發方向,這也為國內學者與醫藥研發帶來許多刺激與合作契機。

藥物基本上都是由各種化學小分子所組成的,在人體中會與特定的受器交互作用產生療效。曾教授擺脫傳統上「邊猜想邊做實驗」的思考模式,在一開始便利用電腦模擬與分子結構計算,系統性地建立分子結構與篩選各種分子結構作用模型,接著透過各種設定條件,諸如:與「受器」間具有最佳的交互作用,以求最好療效;對心臟、肝臟與腎臟的毒性最小等條件篩選,得到幾組較理想的結果後,再進行下一步的實體實驗。

曾教授笑說,這樣的概念好比用樂高積木拼組恐龍,雖然基本素材相同,但先不設想那隻「完美恐龍」的形態,而是利用電腦模擬、組合各種恐龍的可能樣貌,最後再挑選最理想的那一個。由於在實驗初期團隊就以電腦模擬、計算來輔助分子結構設計,因而能大幅降低實驗人力和資源的需求。這樣客觀、有效率的做法能迅速鎖定真正適合的對象,大幅減少動物實驗和合成分子的時間,無形中也省去了不必要的浪費。

曾教授表示,這套系統性的方法在國外是先運用在製藥方面,對於藥品的改良很有助益。她同時表示,這概念有相當大的推廣性,例如和化學分子與模型息息相關的材料科學就是一例,先以電腦模擬諸多分子的模型,篩選各種不適合的模型後,再針對理想的目標做進一步的實驗。

透過和不同團隊的合作,曾教授的研究成果除了為國內的醫藥研發節省了不少實驗人力與資源外,也為資訊工程的應用提出了許多可能性。她進一步表示,資訊工程可以實際應用的範圍其實很廣,並非只有在傳統電腦產業的領域。未來,透過日益強大的電腦模擬與運算,資訊工程和其他如生物、化學、材料、醫學等領域結合,可以有效地為世界帶來產業突破和解決與人類生老病死息息相關的問題。
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