可是，现在还没有涌现针对新冠的有效疗法。根据天下卫生组织（WHO）在今年10月表露的 Solidarity 环球性大型临床试验报告，羟氯喹、HIV药物洛匹那韦/利托那韦、洛匹那韦/利托那韦+瑞德西韦以及洛匹那韦/利托那韦+β滋扰素对治疗新冠肺炎基本无效。
就在这样的背景下，最近一位14岁的中学生找到了有望对付新冠的分外分子，并赢得了一项科学大奖。
这个14岁的少女叫做 Anika Chebrolu，她来自德州，她的科学项目得到了探索频道和3M联办的青年科学家寻衅（3M Young Scientist Challenge），并赢取了2.5万美金的奖金。她的项目也在社交媒体上引起了热议，得到了包括CNN 在内的浩瀚媒体的宣布。
她获奖后，印度驻美大使馆还专门发推祝贺。
Anika 的这项研究缘起于中学时学校的一个科学作业。当时，在查询关于1918年的西班牙流感的资料时，她理解到西班牙流感病毒传染了环球约三分之一的人口，也便是5亿人。这个数字令她感到十分震荡。
1918年美国堪萨斯州莱利堡的临时医院。图片来源：Associated Press
在进一步的检索后她得知，纵然有了前辈的医疗手段，美国目前每年依然有6万人去世于流感。而她自己也曾患上流感，这些经历匆匆使她探求能够打败流感的药物。Anika 在8年级（相称于我国初二）的时候向大赛组委会递交了自己的项目，并终极找到了一个潜在的药物分子。而在今年初的新冠盛行开始后，她把研究课题转向了新冠病毒。
不过，她并没有钻入实验室，而是采取了 in silico 的研究方法。
这种方法和过去的生物医学研究不同。对医学研究有所理解的人知道，在活体内研究叫做 in vivo，在玻璃试管里研究叫做 in vitro。而 in silico 是指在硅芯片里做研究，也便是借助打算机进行研究的意思。
大略来说，这个方法便是通过打算机的赞助，从数万待选的分子中找到能和病毒结合的分子。
由于创造了 DNA 的构造而得到诺奖的克里克曾说：\"大众If you want to understand function, study structure.\"大众（想要知道分子功能，就要去研究它的构造。）
要知道一个药物有没有用，实在就要看它是否能和生物分子发生浸染。就像精确的钥匙能插入锁里一样，如果一种药物分子有用，它就可以和生物分子紧密结合在一起，这就叫做分子对接（molecular docking）。
分子对接：受体（左）和配体（中）结合（右）
就拿新冠病毒（SARS-CoV-2）来说，新冠病毒表面有一种刺突蛋白，刺突蛋白是新冠病毒入侵人体细胞的武器。
新冠病毒表面的刺突蛋白S protein
如果能用什么药物分子锁住这个武器，和它发生分子对接，那么新冠病毒就无法进入人体细胞，它的传染能力就会低落。Anika 的目标便是找到一个能够和新冠病毒刺突蛋白结合的分子，使其无法传染人体细胞。
确实，以古人类在探求药物的时候是通过大量的实验，费时费力。但是现在利用性能强大的打算机，科学家们可以在电脑前研究分子对接，试错过程就得到了极大的简化。
那么，若何用打算机找到能和新冠病毒对接的药物呢？
这紧张是看药物和新冠病毒表面刺突蛋白的亲和力。
一样平常来说，药物和生物分子之间是否能形身分子对接是用结合亲和力来表示的。结合亲和力可以用热力学中的自由能来打算，打算公式放在这里大家感想熏染一下：
结合亲和力和气体常数R、绝对温度T有关。
在化学上，自由能越低，反应就越有可能发生。也便是说，结合自由能越低，钥匙和锁就越随意马虎卡在一起，药物就越有效。
一样平常来说药物的结合亲和力在-8.28 kcal/mol 到-12.43 kcal/mol之间。显然，结合亲和力靠近左区间的药物是很空想的。
筛选药物，便是要找到结合亲和力靠近左区间的分子。不过，结合亲和力的打算过程相称繁芜。
就这么说吧，在微不雅观上，分子之间的浸染力有范德华力、库仑力、π–π 浸染（两个碳环原子团间的浸染），阳离子–π 浸染（一个碳环和一个阳离子之间的浸染），以及熵的变革等。这个列表并不完全，但是通过列表中项目的数量你可以知道分子之间的相互浸染是多么繁复了。
壁虎爬墙是由于范德华力 图片来源：stanford university
由于这些繁芜的浸染力，生物分子和药物分子并不会像锁和钥匙那样紧密地卡在一起不再相对移动，而会一直地变换体位。以是在打算结合亲和力时，就要考虑两个分子的各种不同体位（构型），打算量很大，这也是为什么 Anika 采取的 in silico 是一种依赖打算能力的新的研究方法。
当然，药物不仅要有较好的结合亲和力，还要对人体无毒。我们来看看 Anika 详细是怎么筛选的。
首先，要找到新冠病毒刺突蛋白上最随意马虎结合的位点。为此，Anika 从专门收录蛋白质及核酸的三维构造的蛋白质数据库 (Protein Data Bank)中，找到了最适宜的位点。
分子对接示意图
接下来，她从一个包含6.98亿个分子的数据库中进行海选，布局所有备选药物分子的三维图像，然后筛选出个中具有药用潜能的分子。
怎么找到有药用潜能的分子呢？Anika 采取了里宾斯基五规则（Lipinski’s rule of 5）。
里宾斯基五规则是辉瑞的化学家 Christopher A Lipinski 在1997年提出的筛选类药分子的五条基本法则，包括分子量小于500道尔顿等。这五条规则能确保药物具有良好接管性和生物利用度。
Anika 用里宾斯基五规则筛出来的分子还有成千上万个。现在，就要研究这些分子和新冠病毒刺突蛋白的分子对接情形了。
在这一步，Anika 采取的工具是 CLC drug discovery workbench 软件。这是一个可视化的软件，用这个软件可以找到药物和生物分子结合的位点，也可以针对某个位点，对不同分子的结合亲和力进行剖析。通过这一步的筛选，候选名单越来越短了。
CLC drug discovery workbench 软件可以春联合位点进行可视化剖析。
接下来，要对这些具有良好结合亲和力的药物分子进行 ADMET 剖析。
ADMET是Absorption（接管）、Distribution（分布）、Metabolism（代谢）、Excretion （排出）和 Toxicity（毒性）这几个单词的缩写。也便是说，这一步是剖析候选药物的人体接管情形和毒性。
能通过这一步考验的分子就更少了。在末了阶段要做的是打算进入“决赛”阶段的候选分子的结合自由能。
终极，Anika 找到了一个结合自由能很低，而且通过了上述层层磨练的分子（它是(5E)-1-(3-fluorophenyl)-2-sulfanylidene-5-[(thiophen-2-yl)methylidene]-1,3-diazinane-4,6-dione）。
这个可以和新冠病毒表面的刺突蛋白结合的分子有望成为治疗新冠的潜在药物。
关于自己的研究，Anika 显得很谦逊：“我的事情是沧海一粟，但是也举措看成了贡献。”
当然，Anika 并不是单打独斗，她得到了3M的材料化学家 Mahfuza Ali 的辅导。除了 Anika，Ali 还带其他6位中学生的科研课题。Anika 说：“在花了这么多韶光研究病毒、盛行病和药物研发往后，一想到我正在经历现实的盛行病觉得就很奇妙。”
你可能想知道这个少女是如何走上了科研道路的。实在，Anika 的爷爷是一位化学教授，他从小鼓励 Anika 理解理科知识，比如让她学习元素周期表。因此 Anika 逐渐爱上了科学。
Anika 并不是书呆，她的课余生活也很丰富，她一贯在学习印度传统婆罗多舞还有中国画。Anika 希望未来能成为一个医学研究者，她想要和科学家们一起事情，进一步推进自己的科研项目，找到治疗新冠的疗法。希望她能梦想成真。
没有发论文的压力，做出成果有奖金还能成为网红，做科研果真还是要回中学啊。
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来源：澎湃新闻
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来源： 河南都邑频道
