8月18日，清华经管EMBA“未来科技·未来思维”系列讲座聚焦结构生物学，举办了第十九讲“基于结构生物学的新药发现”，本次讲座邀请到清华大学生命科学与医学研究院院长王宏伟教授作主讲嘉宾。根据疫情防控的相关要求，活动采用在线方式进行，百余名清华经管EMBA同学及校友一同聆听了本次讲座，并进行互动交流。

王宏伟教授，清华大学生命科学学院教授，清华大学校长助理，清华大学生命科学与医学研究院院长，清华大学-北京大学生命科学联合中心主任。

研究兴趣：利用冷冻电子显微学研究生物大分子复合体的结构与分子机理。主要研究方向：更高效、更高分辨率的冷冻电镜方法学开发；核酸质量控制的分子机制和调控；细胞骨架和生物膜系统的协调机制。

本次讲座，王宏伟教授首先从“什么是结构生物学”讲起，通过讲解计算机结构，生动形象地展示了“结构”在生物学中的功用。王教授表示，近百年来，生命科学处于高速发展期，这得益于诸如光学显微镜、电子显微镜、X射线、核磁共振等技术的开发与应用。通过这些先进的技术与手段，我们可以在多种尺度上对生物体结构进行分析，比如新冠病毒侵染细胞与复制过程、蛋白质高级结构分析等等。通过对生物结构的观察和分析，我们能够更好地了解生命的规律与生命运转的本质。

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冷冻电镜技术是我们今天用来解析生物大分子、蛋白质、身体内其他生物分子结构的重要技术手段。自1975年冷冻电镜原理被提出开始，这项技术在结构生物学中便发挥着愈发重要的作用，这项技术在2017年获得了诺贝尔化学奖。

新药研发是一个投入巨大、风险巨大的行业。2010年，研发一个创新药的平均成本差不多是12亿美元，到了2016年，这个数字增长到了15亿美元，到2020年，这个数字接近24亿美元。癌症药物研发的失败率大约是81%，所以新药研发不仅需要巨大的投入，还需承担巨大的风险

今天我们对于阿尔兹海默病的病理仍然没有充分的了解，现在在阿尔兹海默病领域里有多种假说，科研人员也基于这些假说去寻找相应的靶点，清华大学施一公教授于2014-15年使用冷冻电镜技术寻找上述靶点以进行药物筛选。然而，对于阿尔兹海默症的研究我们还有很长的路要走，无论是用什么样的疗法，最重要的还是要了解病理的基础，而在此过程当中，结构生物学也将发挥至关重要的作用。

全球的药物市场规模在持续扩大，这一方面是因为人类人口数目的不断增长，另一方面是我们对健康的需求日益强烈，这个现象在中国也更加明显。预计到2026年，全球药物市场规模将达到1.8万亿美元，这是一个巨大的增长。

在过去的药物研发过程中，尤其是在小分子药物研发的过程中，我们所采取的手段主要还是对小分子库进行筛选，这种方式就像是大海捞针，在几百万个分子中要找到一个药物的靶点去进行测试，这是需要大量的实验的，需要投入大量的成本。

是否有一种办法，能够在进行实验之前，就可以大致了解行之有效的方向呢？结构生物学提供了这种可能性。如果我们能够找到一个疾病的特别重要的药物靶点的话，我们就可以解析这个药物靶点，再根据药物靶点高分辨率的原子模型去看到跟它相互作用的那些小分子，这就是基于结构生物学的生物制药。

现在冷冻电镜技术的一个前沿方向就是要回到细胞去，去观察我们感兴趣的细胞状态，这样会更加符合它原始的细胞结构。当然，从上个世纪中期结构生物学技术被研发出来开始，一直到今天，应该说绝大多数的结构解析的结果基本上还是反映了它在细胞内的功能状态的。这种技术对细胞进行的结构判断是较为准确的，在实验当中都得到了充分的验证。

在应用冷冻电镜解析结构，或者说通过结构生物学解析结构方面，中美的能力差距不是很大，中国科学家在结构生物学这个领域拥有良好的生物化学技术和经验，以及计算技术和能力。但是在生产冷冻电镜这种高端精密仪器设备方面，中美还是有很大的差距，中国目前还没有能够生产冷冻电镜的厂家。

王宏伟教授强调，在促进新药发现的过程中，结构生物学在以下四个方面不断寻求新的突破：首先，是要探索冷冻电镜技术解析生物大分子结构的更加有效、更加成熟的手段和技术；其次，是要对不同的生物学过程（尤其是与疾病相关的过程，如神经系统疾病、代谢系统疾病、传染病）中各种各样的生物大分子的机理、结构进行分析；再次，是要将现有的一些重点靶点（如GPCR、激酶）用冷冻电镜技术进行解析，从而开发更有效的、特异性更强的小分子药物；最后，是要将实验室研究进行成果转化，为制药行业的药物开发奠定基础。

清华大学于10年前便开始冷冻电镜技术设备的建设与更新工作，过去10年，清华大学对结构生物学领域、冷冻电镜领域的科学研究作出了杰出的贡献。清华大学的冷冻电镜技术在4年前开始进行科研成果转化，希望将成果转化成为工业界、生物制药企业、生物技术企业的产品，进而造福于社会。

讲座最后，王宏伟教授与同学校友们进行互动交流。同学校友们积极踊跃，就体外结构分析的结构是否能反映在体内的状态、AD药物的开发难题、Alpha Fold、干细胞技术、类器官技术等方面的问题向王教授请教。王教授针对同学校友们提出的问题，做出了进一步深入、精彩的解答，讲座在热烈的气氛中结束。

新药创制一直是我国科技攻关的重要内容，生物医药产业技术创新、成果转移转化对于我国生物医药产学研用一体化发展、促进医药产业转型升级具有重要的作用。在生物医药领域，我国只有始终坚持科技创新、自主创新，牢牢将核心技术掌握在自己手中，才能掌握核心竞争力。未来，清华经管EMBA将持续解码高端科技、助力新药研发、推动创新生态，中国新药研发未来可期。

未来科技·未来思维系列讲座

清华大学经济管理学院EMBA教育中心自2021年春季学期起面向EMBA同学，围绕前沿科技、高端制造、新基建、能源生态、消费民生的五大主题，开展“未来科技·未来思维”系列讲座，助力EMBA学生解码高端科技、洞察行业前沿、把握政策方向、构建未来思维。