研究人员以“惊人”的时间尺度模拟细胞活动

堪萨斯大学(University of Kansas)的科学家与欧洲(包括饱受战争蹂躏的乌克兰)的合作者合作，将建立生物细胞的计算机模型，通过模拟细胞内的分子相互作用，以接近实验的精度，在比类似努力更长的时间尺度上，加速健康方面的突破。

　　

堪萨斯大学的科学家和欧洲的合作者，包括饱受战争蹂躏的乌克兰，将建立生物细胞的计算机模型，通过模拟细胞内的分子相互作用，以接近实验的精度，在更长的时间尺度上加速健康方面的突破。

这项研究得到了美国国家科学基金会的IMPRESS-U(乌克兰弹性教育和科学系统国际多边伙伴关系)项目的支持，该项目旨在“通过国际合作支持科学和工程研究、教育和创新的卓越表现，并促进和催化乌克兰研究人员融入全球研究界。”

支持这项研究的细胞建模方法是由伊利诺伊大学计算生物学和分子生物科学教授、计算生物学中心主任伊利亚·瓦克瑟(Ilya Vakser)的实验室首创的。Vakser的团队是世界上最顶尖的大分子相互作用建模团队之一。

“我们超长的模拟时间尺度将使我们能够在接近细胞实际内容的环境中研究大分子的相互作用，”首席研究员Vakser说。“我们提出的方法比其他地方开发的替代方法快一百万倍，我的意思是一百万倍。”

该方法允许Vakser的团队在细胞中重建生理现象，这些生理现象与生物学和医学更相关，并且在基础科学和医学中具有广泛的应用。

“我们正在做的是一个虚拟细胞，”Vakser说。“这是一个存在于计算机中的生物细胞。它使我们能够在原子分辨率下研究各种生物现象，比如基因突变的影响。例如，如果这部分蛋白质发生突变，会发生什么变化?我们可以看到潜在的后果。同时，我们将能够在这个模型中放入一种虚拟药物，再次观察细胞的反应——有什么变化?所以这是计算机辅助药物设计的一个全新机会。”

KU研究员的主要调查合作者是立陶宛维尔纽斯大学的Ceslovas Venclovas和乌克兰国立技术大学Igor Sikorsky基辅理工学院的Pavlo Kasyanov。

Vakser说Kasyanov在乌克兰的团队在大规模并行计算和人工智能方面处于领先地位，提高了KU磨练的细胞建模技术的计算能力。

“我们通过一个共同的同事认识了我们在乌克兰的同事，他们是大规模并行计算和人工智能领域的领先团队之一，我们开始合作，他们正在做的是将我们的方法用于大规模并行计算和人工智能，这将使其进一步加快数量级，其影响现在很难想象。这是一个惊人的发展，我们对此感到非常兴奋。在相对短期内，这对科学和医学来说可能是一件大事。”

Vakser说，他的乌克兰合作者强调了科学追求的韧性。

他说:“我们的同事即使是在战火纷飞的环境中，也能做一流的科学研究，这对我们所有人来说都是了不起的。”

除了为堪萨斯大学的学生提供教育培训外，由此产生的计算机模拟技术将通过开放访问的网络平台提供给更广泛的研究界。

Vakser说:“我们正在开发一种公共资源，它将为世界上任何对此感兴趣的人提供机会，让他们尝试这种模式，看看它是如何工作的。”“这是他们自己做模特的切入点。”

Vakser说，这笔拨款和合作凸显了堪萨斯大学在生物过程计算机模拟领域的领先地位。

他说:“我们是这项研究的先驱，它在世界范围内受到计算生物学领域关键人物的关注。”

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