“學(xué)生不僅要站著開會(huì)，為了能跟上諸位特邀嘉賓的報(bào)告進(jìn)度，更是直接坐在地上記筆記，就連會(huì)場(chǎng)放水的桌子上都坐滿了‘杰青’?！?br/>

這就是前不久在廣州召開的第11屆全國(guó)生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)大會(huì)（下稱“全國(guó)生信大會(huì)”）的現(xiàn)場(chǎng)。

本屆大會(huì)由中國(guó)生物信息學(xué)會(huì)（籌）主辦，廣東省生物信息學(xué)會(huì)及中山大學(xué)承辦，主題為《生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)及其應(yīng)用的最新前沿研究》，共設(shè)3個(gè)特邀主會(huì)場(chǎng)和16個(gè)分會(huì)場(chǎng)，參會(huì)人數(shù)達(dá)1600多人，創(chuàng)造歷史新高。

實(shí)際上，如今的全國(guó)生信大會(huì)已經(jīng)走過二十五載歲月，已成功舉辦十屆，但每屆會(huì)議都無一例外地吸引到各地生信專家和學(xué)者。不少人交口稱贊，“這一大會(huì)已發(fā)展為中國(guó)生信領(lǐng)域?qū)W術(shù)水平最高、影響最大的全國(guó)盛會(huì)，是當(dāng)之無愧的品牌會(huì)議?！?/p>

孫之榮教授

談起本屆大會(huì)的盛況，大會(huì)主席孫之榮教授頗有感慨，“舉辦一場(chǎng)生信會(huì)議的念頭由來已久，大概要追溯到1998年之前。早期小范圍辦會(huì)只取了一個(gè)“華北地區(qū)生物信息學(xué)研究會(huì)”的名字，清北、中科院、天津、內(nèi)蒙古多地教授予以支持。新世紀(jì)后生信大會(huì)因?yàn)榉堑湓蛲＾k六年，后來有了各地高校教授的幫助，會(huì)議愈發(fā)成熟，成了一個(gè)大團(tuán)隊(duì)，感謝同道的幫助?！?/p>

老中青學(xué)者齊聚，“全員出動(dòng)”成為一道風(fēng)景線

事實(shí)上，本屆會(huì)議原定于去年10月，因疫情爆發(fā)兩次延后，直到今年年初管控放開，各地高校教授的的參會(huì)熱情已經(jīng)非常高漲。

作為組織者和參會(huì)者之一，本屆大會(huì)執(zhí)行秘書長(zhǎng)為中山大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院的張家軍教授。他對(duì)雷峰網(wǎng)表示，“這會(huì)更加考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)凝聚力和執(zhí)行力問題。從決定舉辦并確定日期算起，留給我們的實(shí)際籌備時(shí)間僅有3個(gè)月，而往屆會(huì)議會(huì)有一年的籌備時(shí)間。”

在人手有限、疫情干擾以及時(shí)間壓縮的情況下，本屆大會(huì)在會(huì)議嘉賓和內(nèi)容以及節(jié)奏的把控上，都獲得了極高的評(píng)價(jià)。

張家軍教授（居中）與本屆大會(huì)志愿學(xué)生

其一，分會(huì)場(chǎng)覆蓋面更廣，農(nóng)林畜牧等學(xué)科人才面孔增多，一線醫(yī)生參會(huì)熱情高漲。

該屆大會(huì)覆蓋了基因組學(xué)信息學(xué)、轉(zhuǎn)化信息學(xué)與數(shù)據(jù)安全、生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘與計(jì)算、人工智能與生命科學(xué)、非編碼RNA與RNA信息學(xué)、重大疾病組學(xué)信息學(xué)、生物信息學(xué)算法研究、農(nóng)林信息學(xué)、生物分子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與模擬、網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)、多組學(xué)與整合生物學(xué)、計(jì)算合成生物學(xué)等生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)的多個(gè)前沿方向，共3個(gè)特邀主會(huì)場(chǎng)和16個(gè)分會(huì)場(chǎng)。

張家軍教授表示，“諸如各地農(nóng)林畜牧方向高校、研究所學(xué)者積極應(yīng)邀。此外，大會(huì)還專設(shè)了重大疾病組學(xué)信息學(xué)分會(huì)，來自各地附屬醫(yī)院、醫(yī)學(xué)研究所、高校醫(yī)學(xué)院的一線醫(yī)生都趕到了現(xiàn)場(chǎng)?！?/p>

而這也意味著，隨著科學(xué)研究深入發(fā)展，組學(xué)研究才是最大化研究?jī)r(jià)值的出路。

墻報(bào)展區(qū)

其二，老中青學(xué)者齊聚，“全員出動(dòng)”成為一道風(fēng)景線。

本屆大會(huì)聚集了來自全國(guó)各地1600多名專家、學(xué)者和行業(yè)從業(yè)者，覆蓋了生命科學(xué)、物理學(xué)、信息學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科，包括南方醫(yī)科大學(xué)侯凡凡院士、北京大學(xué)湯超院士、北京大學(xué)張澤民教授、哈佛大學(xué)劉小樂教授（線上）、中科大劉海燕教授、中科院生化所陳洛南、清華大學(xué)張強(qiáng)鋒等7位學(xué)者，從各自的研究方向出發(fā)進(jìn)行了40分鐘的特邀報(bào)告。

侯凡凡、湯超、張澤民、劉小樂、劉海燕、陳洛南、張強(qiáng)鋒

孫之榮教授表示，本屆大會(huì)也在主會(huì)場(chǎng)專設(shè)了國(guó)家杰出青年學(xué)者的25分鐘報(bào)告環(huán)節(jié)。

如，山東大學(xué)數(shù)學(xué)與交叉科學(xué)研究中心楊建益、清華自動(dòng)化系汪小我、北京北京國(guó)際數(shù)學(xué)研究中心張磊、上海交通大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院周棟焯、中南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院李敏、復(fù)旦大學(xué)類腦人工智能科學(xué)與技術(shù)研究院趙興明、中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院楊建華、北大公共衛(wèi)生學(xué)院葛顥、中山大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院張家軍等9位學(xué)者。

值得一提的是，雷峰網(wǎng)(公眾號(hào)：雷峰網(wǎng))在會(huì)場(chǎng)觀察到，不少教授攜實(shí)驗(yàn)室學(xué)生全體出動(dòng)。

浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院的張貴軍教授表示，“盡管是第三次參會(huì)，但這次參會(huì)人數(shù)最多，師生十人同行?！?/p>

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院則直接是由院長(zhǎng)張紅雨、副院長(zhǎng)李國(guó)亮帶隊(duì)，龔靜、牛曉輝、全源、周強(qiáng)偉、王云龍、朱志賢、王振吉等多名師生參加會(huì)議。據(jù)該學(xué)院相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，“這次會(huì)議對(duì)促進(jìn)與同行和行業(yè)從業(yè)者的交流和合作建立了可能?！?/p>

張貴軍教授（中間戴胸牌）與實(shí)驗(yàn)室學(xué)生

其三，熱鬧的不止于大會(huì)參會(huì)人員，本次大會(huì)的展商區(qū)也云集了十多家相關(guān)公司。

如，位列“明星展位”的中科曙光、火山引擎、亞馬遜科技，以及“標(biāo)準(zhǔn)展位”的毅碩科技、深圳國(guó)家基因庫(kù)、曼迪匹艾（北京）、萬乘科技、上海序禎達(dá)生物、安諾優(yōu)達(dá)、北京并行科技、深圳華大智造。

據(jù)其中一家展商介紹，“線下參展的好處是，能直觀感受到產(chǎn)學(xué)研各界的熱情，不再是一頭熱一頭冷?，F(xiàn)在我們最大的挑戰(zhàn)是時(shí)不我待，只爭(zhēng)朝夕?！?/strong>

這句話也詮釋了如今的生信大會(huì)正在從“小而美”走向“大而強(qiáng)”。而在這場(chǎng)變革中，小到前沿學(xué)科建設(shè)、中端技術(shù)轉(zhuǎn)化、后端產(chǎn)業(yè)承載，都在嘗試作出最有力的回應(yīng)。

蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)&設(shè)計(jì)成為主看點(diǎn)，功能性蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)仍是技術(shù)難題

本屆大會(huì)如此火爆，很大程度上證明了生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)風(fēng)云變幻，機(jī)遇叢生。

正如全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)陳竺在賀信中所言，“當(dāng)前新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命加速發(fā)展，生命科學(xué)創(chuàng)新突破方興未艾，生物產(chǎn)業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)深度融合，對(duì)全球生命健康事業(yè)發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇具有十分重大的意義?！?/p>

其中，考慮到技術(shù)轉(zhuǎn)化的難易程度，蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)成為本屆會(huì)議的兩大看點(diǎn)，山東大學(xué)楊建益教授、中科大劉海燕教授的兩場(chǎng)報(bào)告廣受關(guān)注。

楊建益教授

山東大學(xué)數(shù)學(xué)與交叉科學(xué)研究中心的楊建益教授，以《AI在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用》為題進(jìn)行報(bào)告。

據(jù)悉，楊建益教授研究方向包括蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能預(yù)測(cè)、RNA結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等，并與密歇根是大學(xué)張陽、華盛頓大學(xué)David Baker等學(xué)者合作，成功開發(fā)I-TASSER 和trRosetta等著名結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)算法。在去年的CASP15比賽中，楊建益教授帶隊(duì)獲蛋白質(zhì)單體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)組第一名。

會(huì)上，楊建益教授首先詳細(xì)介紹了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的基本原理與應(yīng)用。

他表示，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的目標(biāo)是從蛋白質(zhì)的氨基酸序列出發(fā)，通過算法設(shè)計(jì)和開發(fā)，構(gòu)建準(zhǔn)確的三維結(jié)構(gòu)模型。隨著深度學(xué)習(xí)的發(fā)展，如今蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法主要分為三種：基于模版的同源建模、基于蛋白質(zhì)分子電子結(jié)構(gòu)的第一性原理的從頭預(yù)測(cè)、基于深度學(xué)習(xí)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。

而后者又可以分為兩部分，其一是從二維圖到三維結(jié)構(gòu)的“兩步走”法，代表性方法有AlphaFold1（DeepMind）、trRosetta（楊建益）、ProFold（卜東波）、RaptorX（許錦波）；其二從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到三維結(jié)構(gòu)的端到端預(yù)測(cè)方法，涵蓋AlphaFold2（DeepMind）、RoseTTAFold（David Baker）。

隨后，楊建益教授結(jié)合CASP15的比賽表現(xiàn)，進(jìn)一步介紹了兩種方法的融合方式。

他表示，trRosetta的方法主要包括兩部分，一是通過深度學(xué)習(xí)算法預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)殘基間的幾何信息、二是把這些信息轉(zhuǎn)化為Rosetta的能量項(xiàng)，通過能量最小化方法快速?gòu)念^預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。而參賽的trRosettaX2，是在以前trRosettaX的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了氨基酸距離和角度的預(yù)測(cè)，并用trRosetta的能量函數(shù)進(jìn)行折疊。而對(duì)于trRosetta預(yù)測(cè)不好的結(jié)構(gòu)，則直接使用了AlphaFold2的預(yù)測(cè)結(jié)果。

劉海燕教授

此外，在本次會(huì)議中，劉海燕教授以《基于AI的蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)》為題進(jìn)行了特邀報(bào)告。

劉海燕教授于1990年畢業(yè)于中科大生物系，1996年1月獲中科大博士學(xué)位。1998年11月-2000年11月先后在美國(guó)杜克大學(xué)化學(xué)系、北卡羅來納大學(xué)生物化學(xué)與生物物理系作訪問研究。2001年起在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院擔(dān)任教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)榈鞍踪|(zhì)設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)分子動(dòng)力學(xué)模擬方法及應(yīng)用，在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文90余篇。

近年來，劉海燕教授主要開展數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)方法研究，提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了統(tǒng)計(jì)能量模型SCUBA和ABACUS，可分別用于主鏈結(jié)構(gòu)和氨基酸序列的從頭設(shè)計(jì)。

會(huì)上，他詳細(xì)介紹了以上兩種模型。他表示，近年來，國(guó)際上蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)的代表性工作主要采用RosettaDesign——使用天然結(jié)構(gòu)片段作為構(gòu)建模塊來拼接產(chǎn)生人工結(jié)構(gòu)。然而，這種方法存在設(shè)計(jì)結(jié)果單一、對(duì)主鏈結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)過于敏感等不足，顯著限制了設(shè)計(jì)主鏈結(jié)構(gòu)的多樣性和可變性。

因此，劉海燕教授，陳泉副教授及團(tuán)隊(duì)，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)原理，開辟出一條全新的蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)路線，在蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)這一前沿科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)的原始創(chuàng)新，為工業(yè)酶、生物材料、生物醫(yī)藥蛋白等功能蛋白的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)首先建立了給定主鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)氨基酸序列的ABACUS模型，進(jìn)而發(fā)展了能在氨基酸序列待定時(shí)從頭設(shè)計(jì)全新主鏈結(jié)構(gòu)的SCUBA模型。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證明，用SCUBA設(shè)計(jì)主鏈結(jié)構(gòu)，能夠突破只能用天然片段來拼接產(chǎn)生新主鏈結(jié)構(gòu)的限制，從而顯著擴(kuò)展從頭設(shè)計(jì)蛋白的結(jié)構(gòu)多樣性，甚至設(shè)計(jì)出不同于已知天然蛋白的新穎結(jié)構(gòu)。

劉海燕教授表示：“SCUBA模型+ABACUS模型，構(gòu)成了能夠從頭設(shè)計(jì)具有全新結(jié)構(gòu)和序列的人工蛋白完整工具鏈，是RosettaDesign之外目前唯一經(jīng)充分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)方法，并與之互為補(bǔ)充。”

值得注意的是，相關(guān)成果已于2022年2月10日發(fā)表于《Nature》，目前論文展示了9種從頭設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)分子的高分辨晶體結(jié)構(gòu)，其中5種蛋白質(zhì)具有不同于已知天然蛋白的新穎結(jié)構(gòu)。

但從另一方面而言，盡管上述兩項(xiàng)技術(shù)研發(fā)已經(jīng)有了明顯的進(jìn)展，但生信學(xué)者還需要著眼于未來。

“預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)是一回事，但設(shè)計(jì)出適合下游工業(yè)生產(chǎn)的特定功能蛋白，又是一回事。”張貴軍教授分兩方面指出，

“就預(yù)測(cè)而言，最大的問題是無法做到冷凍電鏡一樣的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，AI模型擬合出來的是靜態(tài)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)；就設(shè)計(jì)而言，脫離實(shí)驗(yàn)室條件，人工設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)安全性、穩(wěn)定性、耐藥性如何都不得而知，而能否適合工業(yè)生產(chǎn)又有很多不確定性。”

龔新奇教授進(jìn)一步補(bǔ)充道，“可以理解為，高校學(xué)者和業(yè)界學(xué)者，對(duì)于技術(shù)轉(zhuǎn)化的周期估計(jì)并不相同，業(yè)界認(rèn)為轉(zhuǎn)化成果將很快出現(xiàn)?！?/strong>

他舉了兩個(gè)例子，比如，西湖歐米創(chuàng)始人郭天南教授，與醫(yī)院合作研究新冠病毒感染者多器官的蛋白組表達(dá)差異，將推動(dòng)藥物和治療方法等產(chǎn)品轉(zhuǎn)化；清華丘成桐教授也與北京政府合作，在雁棲湖建立應(yīng)用數(shù)學(xué)研究院，希望招聘300個(gè)世界最好的數(shù)學(xué)家，專門做“AI+生物醫(yī)學(xué)”的事情。此前丘成桐建立的清華三亞國(guó)際數(shù)學(xué)論壇，目前也在向生物育種領(lǐng)域靠攏。

周耀旗教授形容道，“數(shù)學(xué)家也想要做技術(shù)轉(zhuǎn)化，看來生命科學(xué)是塊‘大油田’?！?/strong>

周耀旗教授、龔新奇教授

總體來看，作為一門交叉學(xué)科，生信整合數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)等理工學(xué)科，以及生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等醫(yī)農(nóng)學(xué)科。但直到今天，生信的學(xué)科價(jià)值愈發(fā)體現(xiàn)在轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

換句話說，當(dāng)數(shù)學(xué)家、生信學(xué)者以及各行各業(yè)都在考慮技術(shù)轉(zhuǎn)化時(shí)，或許生命科學(xué)的帷幕才被徐徐拉開。

這些年來，全國(guó)生信大會(huì)在各地高校留下根基，先后在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)、東南大學(xué)、電子科技大學(xué)、澳門大學(xué)、同濟(jì)與復(fù)旦、四川大學(xué)舉辦。時(shí)至今日，大會(huì)主席孫之榮仍能清晰記得每屆承辦單位的主要負(fù)責(zé)人：

華中科技大學(xué)肖翌、浙江大學(xué)鐘伯雄，陳銘、哈爾濱醫(yī)科大學(xué)李霞、東南大學(xué)孫嘯、成都電子科技大學(xué)郭鋒彪，黃健、澳門大學(xué)張曉華、上海同濟(jì)大學(xué)張勇，復(fù)旦大學(xué)趙興明，田衛(wèi)東、四川大學(xué)沈百榮、以及本屆會(huì)議負(fù)責(zé)人，中山大學(xué)周天壽，張家軍。

最后，孫之榮教授對(duì)所有生信同道作出寄語，“在各位同行的努力下，生物信息學(xué)在中國(guó)蓬勃發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了大量重要研究成果，其在生物醫(yī)藥等研究領(lǐng)域的引領(lǐng)作用日益凸顯；生物信息學(xué)的發(fā)展前景非常好，希望領(lǐng)域內(nèi)的研究人員能夠不斷創(chuàng)新，堅(jiān)持初心，傳承精神。我們也要更加緊密團(tuán)結(jié)在中國(guó)生物信息學(xué)學(xué)會(huì)（籌）的旗幟下，為祖國(guó)的強(qiáng)盛和人民的幸福做貢獻(xiàn)?！?/p>

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。