近日，我校徐路教授课题组在SCI期刊《Journal of Computer-Aided Molecular Design》（JCR分区Q2，中科院3区）上发表了题为“3D Electron Cloud Descriptors for Enhanced QSAR Modeling of Anti-Colorectal Cancer Compounds”（3D电子云描述符强化抗结肠直肠癌化合物的分子定量构效关系建模）的研究论文。该论文第一作者为我校材料与化工专业2023级硕士研究生李建敏。

（图：在《Journal of Computer-Aided Molecular Design》刊出的最新研究成果）

定量构效关系（QSAR）是药物研发领域的关键技术之一。然而，传统的QSAR描述符在捕捉分子复杂的电子结构和空间特性方面存在局限性，这制约了模型的预测准确性。如何更精准地表征分子结构，特别是其电子和空间特性，对于开发高效的抗结直肠癌等疾病的候选药物至关重要。该研究开发并验证了一个基于三维电子云特征的新型高维描述符框架。通过密度泛函理论（DFT）计算获得精确的电子云密度数据，将其转换为三维点云，并进一步编码为包括径向基函数、球谐函数展开、点特征直方图和持续同调在内的多尺度描述符，实现了从统计、几何和拓扑等多个维度对分子进行全面表征。研究结果表明，新提出的描述符显著且一致地提升了多种机器学习模型的性能，例如，在使用LightGBM模型时，其曲线下面积（AUC）从未经优化的0.88提升至0.96，并全面优于行业内标准的ECFP4分子指纹。控制实验证实，性能的提升主要来源于电子结构信息，而不仅仅是高维几何形状。

本研究系统性地将精确的DFT电子云密度特征引入QSAR建模，为基于电子结构的分子表征提供了新的思路。研究成果不仅为抗结直肠癌药物的虚拟筛选与分子设计提供了理论与方法支撑，也为多学科交叉的计算化学研究开辟了新的方向，对推动我校生物制药领域的研究具有重要意义。

（图：新型3D电子云描述符的构建、应用和验证）

徐路博士师从我国著名分析化学家、化学计量学家俞汝勤院士，研究化学计量学方法与应用20余年，现为我校大健康学院三级教授，贵州省第八批省管专家，担任贵州省科技厅“传统医药信息化与智能化开发利用”科技创新人才团队带头人，中国分析测试协会化学计量学与人工智能专业委员会委员。主持国家自然科学基金项目2 项，省部级项目4 项，发表SCI 论文70 余篇，创新发展了多种化学计量学新方法。代表性工作是对食品掺杂假冒无目标检测的化学计量学新方法研究，提出和发展了一类偏最小二乘法（OCPLS）及包含常规、非线性和稳健OCPLS算法的MATLAB 工具包。据不完全统计，OCPLS已被国内外同行用于40余种食品、药品、材料的质量检测，获得满意结果和好评，在国内外化学计量学界获得了一定知名度。

（供稿：大健康学院  一审：张东方  二审：张朝飞  三审：周永雄）