多数制药公司使用软件模拟化学相互作用，希望能加速药物研发过程。但是它通常只是一系列复杂方法中的一小部分。一家位于马萨诸塞州剑桥（Cambridge, Massachusetts）的新创公司灵气发现（Nimbus Discovery）正在利用计算化学促进整个过程。

　　该公司是与药物开发计算软件制造商薛定谔（Schrödinger）公司和风险投资公司阿塔拉斯风险投资（Atlas Venture）联合创立的。灵气公司将利用薛定谔公司的软件、计算能力和建模专家来为疾病相关蛋白研发药物，把这些蛋白作为靶标历来都很难。

　　如果成功，这种靠计算来促进的方法就可以通过使许多试验和错误过程虚拟化来让药物研发更快更廉价。灵气公司近来受到了2,400万美元的风险投资。比尔·盖茨是投资人之一。

　　许多制药公司都使用薛定谔公司的软件，该软件可以模拟各种化学力——它们能促使候选药物分子结合到靶标蛋白的某个特定位点。这就使药物研发人员可以预测各候选分子与感兴趣的靶标的结合度如何。尽管这种方法已经使用大约20年，但还没有真正使药物研发过程改头换面。

　　灵气公司的研究人员认为，部分原因在于多数工具没能把蛋白结合位点固有水分子的热力学考虑进来。“虽然人们很少讨论现有方法的局限性，但都普遍认为需要对水模型进行改进，”加利福尼亚理工学院（Caltech）一位博士后研究员克里斯托弗·斯诺（Christopher Snow）说，他并不是灵气公司职员。模拟水分子能量很难。

　　水图谱（WaterMap）是薛定谔公司发明的一款新工具，可以预测水如何影响结合反应，它能够克服这个障碍。“我们认为我们可以利用自己的技术让药物研发方式改头换面，”薛定谔公司董事长、灵气公司共同创始人莱米·法里德（Ramy Farid）说。研究人员已经利用水图谱解释了一些分子的起效或失效，并研发新的候选分子。“在许多案例中，它加快了候选药物的研发，与其他可能的情况相比，这些药物质量更高。”法里德说。

　　第一年，该新创公司用了一年的时间利用此软件将列表中1,200个潜在药物靶标——不同的疾病相关蛋白上的化学结合位点——缩小到了看起来最经得起该技术检验的20个。（这依赖于许多因素，包括蛋白三维结构知识、将其作为疾病靶标的需求、还有结合位点固有水分子的数量。）该公司将专注于包括炎症、肿瘤、代谢疾病和抗生素在内的各种靶标。

　　迄今为止最先进的靶标叫做IRAK4——一种激酶，在炎症中起作用，并且会促使非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin's lymphoma)恶化。研究人员进行了一项虚拟化药物筛选，寻找可以与IRAK4结合的分子，然后通过合成并进行真实的化学反应，检验那些虚拟分子。“我们已能够快速找到一个具有药物类似特性的高度选择性分子，”灵气公司的首席科学官罗珊娜·卡普乐（Rosana Kapeller）说。从虚拟筛选到进行疾病动物模型试验仅用了9个月。

　　“我们已经见证了分子细微改变导致结合上巨大变化的强有力的例子，”灵气公司创始人之一布鲁斯·布思（Bruce Booth）说。通过移去一个“不合适”的分子——结合位点上一个高能水分子，“我们可以将结合提高100倍，”他说。

　　法里德说，虽然各制药公司现在可以购买水图谱软件，但是该技术的新颖性以及它对于强大计算能力的需要使其很难有效落实。建立灵气公司的部分原因在于要证明该工具有多强大，他说。

　　但是水图谱工具对加速药物研发的作用有多显著，或者其应用将有多广泛，这还有待观察。结果可能是：它对某些靶标效果卓越，但对其他则并非如此。