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超级计算机在辅助治疗癌症上的作用

2022-07-29
来源:求医网
癌症是人类健康的大敌,是困扰人类多年的顽疾。随着全球癌症发病率的不断上升,世界各国都在不断地投入大量的专家和资金进行抗癌药物的研发,研究和寻找治愈的办法。随着分子生物学和生物学技术的发展和人们不断地认识生物过程中的分子行为,基因治疗为研发治疗癌症的新方法提供了极佳的契机,所有这些进展对癌症的治疗产生了重要的影响,而且这种影响在不远的将来将更加显出其实际价值。
●在基因测序上


基因组大规模测序的每一个环节都与信息分析紧密相关。其困难不仅来自它巨大的海量数据,而且在于它含有高度重复的序列。为此,这一过程特别需要把实验设计和信息分析时刻联系在一起。另一方面,必须按照不同步骤的要求,发展适当的算法及相应的软件,以应对各种复杂的问题。国际上很多著名的基因组研究中心,都有自己的拼接和组装策略,并且这样的工作都是在超级计算机上完成的。

●在改善疾病诊断和治疗上的方法上


现在的治疗方法是用基本一样的治疗方法治疗不同的癌症患者,这是不科学的,且治疗效果也不理想。因为即使同是乳腺癌,发病的原因也可能不一样。通过超级计算机,可以利用患者体内的活组织切片分析肿瘤的基因构成,详细审查大量的遗传及生物医学数据,然后迅速查询以往癌症病人的基因信息,获得同样基因癌症患者接受治疗的数据以及身体恢复情况数据,研究人员借此可以确定何种疗法对一个特定病人更为有效,以及何种疗法更为有效。医生可以据此信息对相同基因的新病人制订治疗方案。随着技术的进步,以及进一步了解基因和药物的相互作用关系,人类可以分析癌症间基因差异,为不同的癌症患者研制专用的药物。

●在抗癌药物的研发上


美国基因工程技术公司的科研部主任克里·比姆斯对记者说:“一种新药从化学家头脑里的一个想法,到最后送到患者手中,一般要经历10到15年的时间,相当于一个人小学到大学毕业的时间,科研经费要8亿多美元。随着竞争越来越激烈,只有花钱少、出结果快的公司才能生存下来。在我看来只有一个办法——就是利用超级计算机。”超级计算机可以同时模拟上万个化学反应,相当于一个万人在实验室工作,缩短了新药开发的时间。举例来说,“在一种致活酶类药物的研究中,我们在14个月之内从50多万个起始化学分子中筛选出两个候选药物进行最终合成和临床试验。整个过程中真正在实验室里合成的分子只有2000个。单是这一步就节省了上百倍的时间和成本。”

由于当今市场竞争日益激烈与科学技术进步的加快,使得药物研发的技术含量与复杂程度日益增加,同时也由于药物的生命周期不断地缩短,因此,缩短新药研发的周期、提高新药开发的技术水平、降低新药研发的成本,是当前新药开发着重要解决的问题。运用超级计算机对药物设计、效果和副作用进行模拟,可以看到药物是否能发挥其作用,还可以模拟用药几年后该药是否存在某些副作用和致病性。超级计算机强大的运算能力使模拟更加准确,能同时处理大量的信息,既可缩短药物研发周期,节约物力和人力,又可对治疗的效果进行实时跟踪,已经成为现代药物研发领域不可或缺的工具。

国家863软件专业孵化器昆明基地即将引进的超级计算机技术,将会为云南省各医药行业支持和提供生物系统模拟和仿真、疾病模式生物、DNA计算机与生物计算等系统生物医学的海量信息处理和高速运算,为医学进步和人类的健康做出贡献。