AI与分子共舞，汕头大学医学院的创新教育探索

更新时间：2025-03-17 18:29  浏览量：3

在汕头大学医学院，计算生物学实验室的弧形屏幕前，数十个彩色分子模型正在演绎着微观世界的“华尔兹”。东庚教授启动一行代码，一个呈β-折叠的靶点蛋白突然“吸住”泛着蓝光的小分子化合物，引得围观的大学生们发出轻呼。“我们正在用人工智能增强的分子动力学模拟，进行靶点与小分子的结合实验”，东教授转身笑道，“现在观察蛋白质-配体结合过程，就像看一场3D电影。”

在这间充满未来感的智慧教室内，传统药物研发的漫长周期正被重新定义。学生们通过VR设备“走进”HIV蛋白酶的三维结构，用手势操作将候选药物分子嵌入活性位点。当学生张雨桐调整完分子官能团角度，系统立即弹出预测结果：“结合自由能9.3 kcal/mol，成药性评分提升6.2%”。

“过去完成这样的模拟需要48小时，”东教授指着屏幕上跳动的进度条解释，"现在搭载图神经网络加速器后，20分钟就能获得精确度达95%的结果”。这种被称为"RefineScore"的AI算法，通过校正物理相互作用来提高配体对接的准确性和可解释性，使原本需要数天的虚拟筛选实验浓缩在1-2个课时内完成。

教学平台的智能辅助功能正在重塑课堂形态。当学生进行分子对接时，系统会实时标注关键作用力：粉色虚线标记氢键，金色弧光显示π-π堆积。“AI不仅加速计算，更充当了‘数字助教’的角色。”医学生李洁展示着他的学习面板，系统根据操作记录智能推送了蛋白酶抑制剂设计文献包。

教学数据印证着变革成效：使用智能平台后，学生单次实验的平均有效数据产出量提升4倍，药物设计提案的临床转化潜力评分从58分跃升至82分。"现在每学期能完成3个真实靶点的全流程开发，"王教授调出课程图谱，"包括阿尔茨海默症tau蛋白、肺癌EGFR突变体这些前沿领域。"

在实验室另一端的协作区，生物医学科学专业的郑桦学生团队正与AI展开“头脑风暴”。他们输入“高选择性”“口服生物利用度”等需求后，生成对抗网络立即给出了20个优化分子。“这个基于Transformer的分子生成器，能教我们突破化学直觉的局限。”郑桦边说边将AI设计的四环素衍生物投入毒性预测模块。

这种AI增强的教学模式正在结出硕果。去年，医学生参与的AI驱动的靶向食管癌药物设计项目，成功筛选出60个潜在候选小分子，目前正开展生化实验验证。“我们培养的不只是会操作软件的技术员，而是能驾驭智能技术的创新型医学生。”王教授凝视着屏幕上舞动的分子说道。

当东教授演示如何用语音指令调取HIV蛋白酶的表面静电图时，窗外颇具特色的汕头大学凤凰树，正在风中摇曳起舞，这和蛋白酶的运动形态颇是相似。这个曾经需要多重化学、生物筛选的药物设计环节，如今在AI的赋能下，正演绎成可触摸的数字诗篇。或许教育的未来，就藏在这些虚实交织的分子舞蹈之中。（供稿/供图：汕头大学）