Студенты ЛЭТИ - обладатели молодежной премии в области науки и инноваций

20 мая в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС» подвели итоги конкурса научных и научно-популярных видеороликов «XII Молодежная премия в области науки и инноваций». В Конкурсе 2022 года приняли участие 565 студентов из России, Казахстана, Туркмении и Болгарии.

Финалистами студенческой номинации премии стали третьекурсники факультета компьютерных технологий и информатики (ФКТИ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ Максим Субботин и Иван Поплавский. Видео на тему «Виртуальный скрининг» лекарственных соединений», представленное лэтишниками, вошло в диапазон 4-10 мест среди лучших работ. В трехминутном ролике студенты рассказали о том, что такое молекулярный докинг, зачем в создании лекарств используются оценочные функциии как они провели виртуальный скрининг на большом объеме данных.

При создании лекарства важным этапом является отбор небольших молекул, лигандов, которые наиболее выгодно связываются с белком и образуют устойчивый комплекс. Проводимый в лаборатории поиск подходящей пары протеин-лиганд – очень долгий и затратный процесс. Это подтолкнуло людей к использованию вычислительных мощностей.

Моделирование таких процессов на компьютере называется виртуальным скринингом. Единичная задача, называемая докингом, заключается в минимизации функции, которая оценивает энергию связывания лиганда с протеином. «Во время докинга положение атомов лиганда может меняться, то есть размерность пространства конформациий лиганда в три раза превышает количество атомов», – комментирует Максим Субботин.

Для своего исследования студенты использовали эмпирические функции, которые являются суммами псевдофизических величин с натренированными весами. Работа проводилась под руководством доцента кафедры алгоритмической математики Дмитрия Алексеевича Павлова. «Так как задача молекулярного докинга является массовой, было решено разработать программу, которая одновременно вычисляет десятки задач. Мы назвали ее Docking factory», – рассказывает Иван Поплавский.

В результате эксперимента исследователи выявили, что эмпирические функции выдают в среднем 97% ложноположительных срабатываний. Низкая эффективность отсеиваний эмпирических функций побудила ребят к исследованию полуэмпирических квантовомеханических методов, так как они обладают более высокой точностью. По их словам, такие методы решают уравнение Шредингера с эмпирическими членами, из которого можно вычислить энергию связи лиганда с протеином.

Следующая цель Максима и Ивана - это презентация миру новой программы докинга с открытым исходным кодом, разработкой которой они занимаются в данный момент. В программе будет применяться полуэмпирическая оценочная функция, которая позволит с большей точностью определять пару протеин-лиганд. Таким образом, молекулярный докинг станет точнее и доступнее, а создавать лекарства станет намного проще.

«Участие в этом конкурсе позволило нам поделиться результатами своей научной деятельности с широкой общественностью. Я считаю, что такие конкурсы очень полезны для юных исследователей, ведь они помогают студентам не просто рассказать о своих работах, но и научиться чему-то новому»,–подчеркнул Максим Субботин.

За представленную работу и победу в конкурсе третьекурсники ФКТИ получили денежный приз – премию в размере 25 000 рублей.