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数智赋能新药研发,科创培育青年英才:我校徐路教授团队在AI辅助药物设计领域取得系列研究进展
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  • 时间:2026-10-21
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新药研发周期长、成本高、成药性差,是制约生物医药创新的核心难题。我校大健康学院徐路教授(材料化工专业硕士生导师)带领科研团队围绕人工智能辅助药物设计、定量构效关系(QSAR)等前沿方向,与浙江海正药业开展联合攻关,聚焦分子电子结构表征、分子可开发性多维度评价、智能成药性筛选、抗结直肠癌及抗菌先导分子发现等关键科学问题开展研究,在理论方法创新、工具平台搭建、应用成果产出与人才培养方面取得系列标志性成果,走出一条“智能药物发现+研究生联合培养”的产学研融合创新之路。

在理论与方法创新上,团队突破传统定量构效关系模型局限,提出深度电子云活性关系(DECAR)、深度场活性关系(DFAR)新理论框架,融合量子化学电子云密度、三维点云拓扑特征与人工智能大数据,解决了传统分子描述符难以精准捕捉分子电子结构与空间特征的痛点,为通用型分子活性预测构建全新研究范式。

在药物设计新方法上,团队持续聚焦类药性与分子可开发性研究,研发出三套互为补充的分子可开发性评价技术范式。其中,五维最大似药性(5FMDL)搭建起涵盖理化性质、药代动力学、药效、安全性、稳定性共计33项指标的集成评估框架,依托集成深度神经网络子模型,实现化合物库全景定量成药性对齐打分,并落地商业化智能筛选软件5FMDL Screener,能够完成百万至千万级化合物库的高速打分、排序以及成药性风险预警。在此基础上,团队进一步拓展最大类药性技术路径,相继建立基于粒子群优化(PSO)、孪生相似性网络的分子类药性评价方法。PSO 策略面向药物研发多目标相互冲突的现实场景实现多参数协同寻优,有效协调分子活性、安全性、理化属性之间的关系;孪生相似性网络方法比对分子表征,深度挖掘参考药物与候选分子内在特征关联,突破传统固定经验阈值的局限,实现智能化相似度评估。三套评价范式各有侧重,共同搭建起完整的分子可开发性评估技术矩阵。相关研究成果获得国际同行关注,团队累计发表SCI论文20余篇,受邀为领域权威期刊撰写综述2篇。

一系列理论突破与实证成果的背后,正是团队产学研协同育人成效的生动体现。徐路教授团队坚持“以科研项目育人,以前沿成果育才”,依托校企联合攻关的真实科研课题,将研究生培养完整嵌入智能药物发现全链条,把从分子建模、大数据挖掘、论文撰写直至成果转化的完整流程打造为实战课堂,对学生开展全过程指导。经过科研实战的淬炼,各年级研究生产出了丰硕的科研成果。

其中,2023级硕士研究生李建敏作为核心骨干,聚焦抗结直肠癌分子智能预测开展系统性研究。他借鉴DECAR理论思想构建三维电子云描述符新框架,把密度泛函理论得到的电子云密度转化为三维点云,融合统计力学、机器人点云处理、拓扑学多领域技术,构建多尺度分子表征体系用于抗结直肠癌化合物活性建模;通过多套机器学习模型、严格统计校验、适用性域分析完成模型全面验证,证实电子云特征可显著提升预测性能。该生硕士阶段累计发表2篇SCI二区、1篇SCI三区论文,包括受邀为化学计量学权威期刊Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems撰写QSAR领域综述,梳理近十年该领域发展脉络,为同行研究提供重要文献参考。凭借扎实的科研积累,李建敏成功获“双一流”高校宁波大学录取,将在水产专业攻读博士学位,计划把计算化学、智能分子建模相关方法拓展应用至水产研究领域。2024级硕士生朱浩宇深入抗菌靶点大规模虚拟筛选研究,发展类药性评价新方法1种,参与构建AI-QSAR模型群,已发表2篇SCI论文(二区1篇、三区1篇)以及2篇中文核心论文。2025级硕士生于贝贝围绕抗菌先导分子开展成药性评价研究,已累计发表2篇 SCI 二区论文,包括受邀为美国化学会旗下国际化学信息学顶刊Journal of Chemical Information and Modeling撰写长篇综述,系统回顾用于评价类药性、成药性与分子可开发性的化学计量学方法。

目前,该团队已构建起一套“科研实战淬炼高水平成果产出优秀学子深造”的良性育人链条,深度契合应用型技术大学办学导向,立足产学研联合攻关平台,把产业真实科研需求转化为研究生培养资源,打通“科研项目-能力训练-成果产出-升学深造”全路径,毕业生科研能力得到国内高校认可,优秀研究生普遍达到攻读博士的竞争力。多名硕士研究生以第一作者身份在 SCI 期刊发表高水平论文,参与方法专利、软件著作权申报,在实战科研任务中锤炼解决实际问题的创新能力,培养了一批兼具化学计量学、量子化学、人工智能、药物研发交叉能力的复合型生物医药人才,充分彰显产学研协同育人实效,切实发挥了科研平台服务人才培养的核心功能。

(供稿:大健康学院  一审:张东方  二审:张朝飞  三审:周永雄)

2023级硕士生李建敏在《Journal of Cheminformatics》发表论文截图

2024级硕士生朱浩宇在《Drug Design, Development and Therapy》发表论文截图

2025级硕士生于贝贝为JCIM撰写特邀综述截图