利用计算方法重新利用现有药物抗击COVID-19

发布的丽莎哈维，2020年4月23日

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在我二月四日起邮寄^th在新冠肺炎疫情爆发初期，确诊病例为2万例。现在，全球确诊病例超过260万例，是现在的100多倍。寻找治疗方法的竞赛迫在眉睫。

在医疗专业人员抗击COVID-19的同时，研究人员正在努力寻找治疗方法。有报道称，各种药物都取得了奇闻异事的成功，这是至关重要的，因为对治疗的需求是迫切的，而疫苗仍有很长的路要走。

重新利用现有药物是正在探索的一个途径:如果现有药物或经过必要测试和监管程序的药物能够帮助今天受大流行影响的人，情况会如何?

扫描电子显微镜图像显示，从美国患者身上分离的SARS-CoV-2(黄色)也被称为2019-nCoV，从实验室培养的细胞(粉色)表面出现。图片来源:NIAID-RML

一个《时代》杂志文章中,疫苗、抗体和药物库。研究人员对可能的COVID-19治疗方法感到兴奋他说:“将用于治疗其他疾病的药物重新用于治疗COVID-19，是找到控制当前大流行的新疗法的最快方法之一。”

爱丽丝·帕克说:“这种标签外使用被批准用于治疗一种疾病的药物来治疗另一种疾病是允许的，特别是在没有其他疗法可用的大流行期间。”《时代》杂志．

一种识别抗COVID药物的计算方法

世界没有奢侈的等待典型的药物开发和批准周期，这可能需要数年时间才能完成。由于新冠疫情的紧迫性，许多研究人员正在努力加快发现过程。他们正转向计算方法，以确定哪些现有药物最有希望。

网络医学——网络科学在药物开发中的应用——和机器学习正在被用来评估现有药物如何可能帮助成千上万受COVID-19影响的人。通过将现有药物和药物组合的范围缩小到目标范围，试验可以集中于最有希望的选择。

为此，克利夫兰诊所的研究人员绘制了COVID-19与之前其他人类冠状病毒(包括早期SARs)的基因相似性。在MATLAB中完成了近似计算。他们专注于病毒的目标蛋白质。一旦他们获得了目标蛋白质的相似性，他们就可以寻找与这些特定蛋白质相互作用的药物。

(a)冠状病毒系统发育树。(b) HCoV基因组示意图。链接到图片和完整的标题。图片来源:程飞雄等

结合药物-基因关系网络图和生物信息学分析，研究人员创建了一种方法，可以识别可能抗击COVID-19的药物和药物组合。他们的论文,基于网络的新型冠状病毒2019-nCoV/SARS-CoV-2药物再利用，发表于自然3月16日^th．

研究人员使用了15种人类冠状病毒的全基因组序列数据，并检查了它们的进化关系。他们发现COVID-19与SARS-CoV重叠最多。研究人员发现，47种人类蛋白质(39%，下图中的蓝色节点)可以被至少一种批准的药物或正在进行临床试验的实验药物靶向。

基于网络的新型冠状病毒/SARS-CoV-2联合用药合理设计图片来源:程飞雄等

总的来说，他们在2938个评估中确定了135个与药物靶点有显著接近的药物。“评分”这些药物，进一步缩小到16种潜在的可重复使用的药物。其中包括褪黑素、巯基嘌呤和西罗莫司。他们确定了另外三种潜在的药物组合，这些药物将针对网络模型的不同区域。

代码是共享的Github．近似计算是在这里．

此外，本研究引用了一篇深度学习论文，基于异构网络深度学习的已知药物靶标识别，它使用MATLAB进行深度学习。代码是在这里．

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