浦东大科学装置与病毒展开一场无声的厮杀

中国经济导报、中国发展网讯 记者缪晓琴上海报道 疫情突发，针对病毒的基础研究和科研攻关刻不容缓。浦东新区在基础科研和新兴产业领域厚积薄发，利用区内多年累积的公共研发平台资源，在病毒的基础研究、病毒检测、新药治疗、疫苗研制等方面打通基础设施和公共服务的各个环节，充分调动已有物资设备，实现资源共享。他们联合科研团队、科技企业与病毒展开一场无声的厮杀。

基础研究原创性成果需科学家们潜心研究多年，但是在疫情面前人们对病毒的科学认识却缓不得。作为国家部署的科学重器，耗资不菲、数十年筹划布局的大科学装置自建成之日起，就担负着国家重大科研攻关任务。疫情期间，面对科学家们的紧急科研需求，大科学装置专门为科研团队开辟绿色通道，紧急协调相关部门和人员，维持硬件设施正常运转。在与全球顶尖科研团队联合攻关下的各项研究成果一步步加深对病毒的认识，加速治疗病毒患者的药物研发进程。

开发阻断病毒入侵的药物、找到新冠病毒可能的中间宿主、指导新冠病毒疫苗的研发等，都将与蛋白结构解析这项基础研究工作密不可分。作为目前全球性能最好的第三代中能同步辐射光源之一，上海光源帮助科学家们看到新冠病毒微观世界，破解了一个个病毒蛋白之谜。

为满足解析新型冠状病毒晶体结构的需要，上海光源科学中心主任、中国科学院上海高等研究院副院长、张江实验室副主任赵振堂紧急组织，恢复上海光源的日常工作，让原本在关机维护期间的上海同步辐射光源提前“开机”，并连开3天，为新型冠状病毒微观结构的研究提供先进的技术支持。

研究者通过上海光源的第三代同步辐射光源对帮助病毒组装的S蛋白和N蛋白进行了分析，用于研制更快速的病毒检测试条以及为抗病毒药物的研究提供帮助。利用提前开机的上海光源，研究团队还发现，新冠病毒转录复制复合体蛋白亚基的氨基酸序列与SARS病毒的相似性达到90%以上。

此前，上海科技大学饶子和、杨海涛团队在上海光源完成数据收集后仅一周时间就获得了高分辨晶体结构，该成果可为药物研发的科技人员开展新药研究。中科院院士蒋华良和饶子和领衔的中科院上海药物研究所和上海科技大学联合应急攻关团队通过运用同步辐射光源，了解了N蛋白的工作机制并找到了30种可能对新冠病毒有治疗作用的药物。

在疫情期间，位于浦东张江的蛋白质设施各技术系统及时调整课题申请程序、开通支持新冠肺炎病毒相关研究的快捷绿色通道，为科研、产业用户提供快速实验的渠道。

其中晶体结构分析系统支撑了上海科技大学饶子和院士课题组和药物所相关研究团队开展的关于新冠病毒相关结构与药物先导化合物的晶体结构与机制研究工作，目前已完成相关蛋白晶体衍射数据采集及晶体结构测定。

此外，规模化蛋白质制备系统技术人员正在开展新冠肺炎病毒S蛋白和人体Ace2受体蛋白的表达纯化工作，后期将会对新冠肺炎药物靶点蛋白进行资源共享以支持更多其它研究单位和医药企业科研人员开展与病毒相关的研究工作。

质谱分析系统正在支撑上海交大医学院科研人员通过质谱鉴定蛋白质互作网络分析新冠病毒核心蛋白质感染过程中与人源蛋白质相互作用调控的分子机制。数据库与计算分析系统与上海科技大学开展计算资源共享，支持上科大科研团队开展新冠病毒S蛋白Blocker的蛋白质设计工作。

在病毒疫苗和药物的研发过程中，先要对病毒进行基因测序，了解病毒的基本结构。超级计算机在基因测序、药物研发、病毒结构等方面可以发挥重要作用。研究者需要弄清楚什么样的分子可以和病毒结合，使病毒失去功能。通过超级计算机模拟不同的药物分子与病毒结合后发生的变化，可以极大的加速这一过程。春节期间，上海超级计算中心联合了甘肃省计算中心、江西省计算中心、苏州超级计算中心、昆山超级计算中心等兄弟单位，通过互联互通合作研究机制，统筹协调了大规模的免费计算资源，为各单位对此次冠状病毒的治疗和研究提供了药物虚拟筛选和分子动力学模拟支撑。

1月30日晚，兰州大学和澳门科技大学中药质量研究国家重点实验室的科研团队通过甘肃省计算中心(上海超算甘肃分中心)与上海超算中心取得联系。双方沟通后得知，研究人员至少需要1000核CPU，30块以上invida V100GPU加速处理器，以及50TB的存储资源。了解情况后，上海超算通过HPCPlus平台迅速整合了超过3000核CPU和32块V100GPU的免费计算资源（分别由上海超算、甘肃超算和苏州超算中心共同提供）。

上海超算科技HPC plus 平台和技术人员的协同努力在6个小时内建立了多地互联互通的合作研究机制，并用16小时的时间上线了大量CPU和GPU的免费计算资源，服务于正在进行的一线科学研究。