依据约翰霍普金斯高校的全新统计分析，现阶段全世界新冠肺部感染感柒总数超出4100万。由于各种原因，新冠如今变成英国第三大概死要素，仅次心脏疾病和癌病。预苗和治疗法的产品研发早已变成重中之重。

　　但是，如今都还没出現对于新冠的合理治疗法。依据世卫组织（WHO）在2020年十月公布的 Solidarity 国际性大中型临床研究汇报，羟氯喹、HIV药物洛匹那韦/利托那韦、洛匹那韦/利托那韦+瑞德西韦及其洛匹那韦/利托那韦+β干扰素栓对医治新冠肺部感染基础失效。

　　就在那样的情况下，近期一位十四岁的中小学生找到了有望应对新冠的独特分子，并获得了一项科学研究巨奖。

　　这一十四岁的美少女称为 Anika Chebrolu，她来源于德州市，她的科学研究新项目得到 了探索频道和3M联合办学的青年人生物学家挑戰（3M Young Scientist Challenge），并赚取了2.5万美金的奖励金。她的新项目也在社交网络上造成了强烈反响，得到 了包含CNN 以内的诸多新闻媒体的报导。

　　她得奖后，印尼驻美大使馆还专业发推庆贺。

　　Anika 的此项科学研究起缘于初中时院校的一个科学作业。那时候，在查看有关1916年的西班牙流感的材料时，她掌握到西班牙流感病毒性感染了全世界约三分之一的人口数量，也就是五亿人。这一数据令她觉得十分吃惊。

　　1916年英国堪萨斯州维诺堡的临时性医院门诊。图片出处：Associated Press

　　在进一步的查找后她获知，即便 拥有优秀的诊疗方式，英国现阶段每一年仍然有六万人丧生于流行性感冒。而她自身也曾得了流行性感冒，这种历经促进她找寻可以击败流行性感冒的药物。Anika 在8年级（等同于在我国初二）的情况下向比赛主办方提交了自身的新项目，并最后找到了一个潜在性的药物分子。而在今年的新冠时兴刚开始后，她把课题研究转为了新冠病毒。

　　但是，她并沒有钻进试验室，只是选用了 in silico 的研究思路。

　　这类方式和以往的生物医学工程科学研究不一样。对医学临床研究有一定的掌握的人了解，在活身体科学研究称为 in vivo，在试管刷里科学研究称为 in vitro。而 in silico 就是指在硅处理芯片里做科学研究，也就是依靠电子计算机开展研究的意思。

　　简易而言，这一方式便是根据电子计算机的輔助，从数十万待选的分子中找到能和病原体融合的分子。

　　由于发觉了 DNA 的构造而得到 诺奖的克里克曾说："If you want to understand function, study structure."（要想了解分子作用，就需要去科学研究它的构造。）

　　要了解一个药物有木有用，实际上就得看它是不是能和微生物分子产生功效。如同恰当的锁匙能插进锁里一样，假如一种药物分子有效，它就可以和微生物分子紧密联系在一起，这就称为分子连接（molecular docking）。

　　分子连接：蛋白激酶（左）和配位（中）融合（右）

　　就拿新冠病毒（SARS-CoV-2）而言，新冠病毒表层有一种刺突蛋白质，刺突蛋白质是新冠病毒侵入组织细胞的武器装备。

　　新冠病毒表层的刺突蛋白质S protein

　　假如能用哪种药物分子锁定这一武器装备，和它产生分子连接，那麼新冠病毒就没法进到组织细胞，它的感柒工作能力便会降低。Anika 的总体目标便是找到一个可以和新冠病毒刺突蛋白质融合的分子，使其没法感柒组织细胞。

　　的确，之前人们在找寻药物的情况下是根据很多的试验，耗时费力。可是如今运用特性强劲的电子计算机，专家能够在电脑前面科学研究分子连接，尝试错误全过程就获得了巨大的简单化。

　　那麼，如何用电子计算机找到能和新冠病毒连接的药物呢？

　　这主要是看药物和新冠病毒表层刺突蛋白质的感染力。

　　一般来说，药物和微生物分子中间是不是能产生分子连接是用融合感染力来表明的。融合感染力可以用热学中的活化能来测算，计算方法放到这儿大伙儿感受一下：

　　融合感染力和气体常数R、绝对温度T相关。

　　在有机化学上，活化能越低，反映就越有可能产生。换句话说，结合自由能越低，锁匙和锁就越非常容易卡在一起，药物就越合理。

　　一般来说药物的融合感染力在-8.28 kcal/mol 到-12.43 kcal/mol中间。显而易见，融合感染力挨近左区段的药物是很理想化的。

　　挑选药物，便是要找到融合感染力挨近左区段的分子。但是，融合感染力的测算全过程非常繁杂。

　　就那么讲吧，在外部经济上，分子中间的相互作用力有分子间作用力、库仑力、π–π 功效（2个碳环原子团间的功效），正离子–π 功效（一个碳环和一个正离子中间的功效），及其熵的转变等。这一目录并不详细，可是根据目录中新项目的总数你能了解分子中间的相互影响是多么的繁杂了。

　　护墙板厂家攀爬是由于分子间作用力 图片出处：stanford university

　　由于这种繁杂的相互作用力，微生物分子和药物分子并不会像锁和锁匙那般密不可分地卡在一起已不相对性挪动，而会不断地转换姿势。因此 在预估融合感染力时，就需要考虑到2个分子的各种各样不一样姿势（构形），测算量非常大，这也是为什么 Anika 选用的 in silico 是一种依靠数学计算的新的研究思路。

　　自然，药物不但要有不错的融合感染力，也要对身体无毒性。大家讨论一下 Anika 实际是怎么筛选的。

　　最先，要找到新冠病毒刺突蛋白质上最非常容易融合的结构域。因此，Anika 从专业百度收录蛋白及核苷酸的三维构造的蛋白数据库查询 (Protein Data Bank)中，找到了最合适的结构域。

　　分子连接平面图

　　接下去，她从一个包括6.98亿个分子的数据库查询中开展海选，结构全部候选药物分子的三维图像，随后挑选出在其中具备药用价值潜力的分子。

　　如何找到有药用价值潜力的分子呢？Anika 选用了里宾斯基五标准（Lipinski’s rule of 5）。

　　里宾斯基五标准是辉瑞的科学家 Christopher A Lipinski 在一九九七年明确提出的挑选药物分子的五条基础规律，包含分子量低于500道尔顿等。这五条标准能保证 药物具备优良速即和溶出度。

　　Anika 用里宾斯基五标准筛出去的分子也有不计其数个。如今，就需要科学研究这种分子和新冠病毒刺突蛋白质的分子连接状况了。

　　在这里一步，Anika 选用的专用工具是 CLC drug discovery workbench 手机软件。这是一个数据可视化的手机软件，用这一手机软件能够找到药物和微生物分子融合的结构域，还可以对于某一结构域，对不一样分子的融合感染力开展剖析。根据这一步的挑选，备选名册愈来愈短了。

　　CLC drug discovery workbench 手机软件能够对融合结构域开展大数据可视化。

　　接下去，要对这种具备优良融合感染力的药物分子开展 ADMET 剖析。

　　ADMET是Absorption（消化吸收）、Distribution（遍布）、Metabolism（新陈代谢）、Excretion （排出来）和 Toxicity（毒副作用）这好多个英语单词的简称。换句话说，这一步是剖析备选药物的身体消化吸收状况和毒副作用。

　　能根据这一步检测的分子就更少了。在最终环节要做的是测算进到“总决赛”环节的备选分子的结合自由能。

　　最后，Anika 找到了一个结合自由能很低，并且根据了所述逐层磨练的分子（它是(5E)-1-(3-fluorophenyl)-2-sulfanylidene-5-[(thiophen-2-yl)methylidene]-1,3-diazinane-4,6-dione）。

　　这一能够和新冠病毒表层的刺突蛋白质融合的分子有望变成医治新冠的潜在性药物。

　　有关自身的科学研究，Anika 看起来很谦逊：“我工作是沧海一粟，可是也算干了奉献。”

　　自然，Anika 并并不是孤军奋战，她获得了3M的原材料科学家 Mahfuza Ali 的具体指导。除开 Anika，Ali 还带别的6位中小学生的科研项目。Anika 说：“在花了这么多時间科学研究病原体、传染病和药物产品研发之后，一想起我正在历经实际的传染病觉得就很奇特。”

　　你很有可能想要知道这一美少女是怎样踏入了科学研究路面的。实际上，Anika 的祖父是一位有机化学专家教授，他自小激励 Anika 掌握理工科专业知识，例如让她学习培训化学元素表。因而 Anika 慢慢爱上了科学研究。

　　Anika 并并不是书呆，她的课余时间也很丰富多彩，她一直在学习培训印尼传统式婆罗多舞也有国画。Anika 期待将来能变成一个医药学学者，她要想和专家一起工作中，进一步推动自身的科研课题，找到医治新冠的治疗法。期待她能心想事成。

　　沒有发论文的工作压力，作出成效有奖励金还能变成网络红人，做科学研究果真還是要回初中啊。

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