Northwestern Polytechnical University

小分子的化学合成，一直是科学研究中的一项挑战。近年来，深度学习模型在逆合成领域展现出了独特的优势，这些技术能够很好的解决化学家在逆合成设计中的遇到的一些问题。然而，大多数基于AI的逆合成模型都缺乏可解释性，无法阐明逆合成设计中的内在逻辑。 2025年1月18日，西北工业大学生命学院施建宇教授团队在《Nature Communications》上发表文章Single-step retrosynthesis prediction via multitask graph representation learning。 这项研究介绍了一种革命性的方法--Retro-MTGR，该方法能够深度挖掘逆合成反应中的化学逻辑，让药物合成的逆向推理变得更加智能和精准。 逆合成推理 逆合成推理是从目标药物的分子结构出发，逆向推理出合成该药物的化学反应物。与传统的正向合成不同，逆合成推理让科学家们能够更高效地设计药物合成路线，极大地提高药物研发的效率。 Retro-MTGR：AI如何精准预测药物合成路径 施建宇教授团队提出的Retro-MTGR框架（如图1所示），是基于先进的“多任务图表示学习”的AI模型。通过深入学习分子结构中的图信息，Retro-MTGR框架能够同时完成多个任务，具体包括两个主要任务和一个辅助任务： 识别反应中心：判断分子中最容易发生化学反应的部分（主要任务）； 识别离去基：确定在反应中会“离开”分子的部分（主要任务）； 优化原子嵌入：为化学反应提供更加精准的原子表示（辅助任务）。 通过完成这三个任务，Retro-MTGR不仅帮助科学家们更好地理解化学反应机制，还能精准预测药物合成路径，为药物研发提供强大支持。 图1. Retro-MTGR的工作流程图 研究亮点：从键能到分子电性，AI揭示药物合成的深层规律 这项研究的最大亮点之一，在于通过学习分子化学键的结构，键能等属性，揭示了哪些化学键可能成为反应中心，哪些则可能只是普通的化学键（图2）。具体来说： 高键能（>=360 kJ/mol）的化学键，如双键和三键，通常是普通键； 低键能的单键（如C-N、C-O等）可能是反应中心，也可能是普通键，这取决于周围分子的结构； 反应中心的原子通常具有相反的电性，而普通键的原子则具有相似的电性。 不仅如此，Retro-MTGR还通过联合嵌入空间分析了合成子和离去基的电性分布，揭示了反应过程中的关键规律（如图3所示），这包括：反应中的两个合成子总是具有相反的电性并且彼此相距甚远；属于同一个反应物的合成子和离去基通常具有相反的电性并且彼此靠近；反应中同时出现的两个离去基经常具有相反的电性并且彼此相距甚远。 图2.化学键嵌入空间的展示 图3.合成子和离去基的联合嵌入空间展示 实验验证：准确预测药物合成路径 为了验证这一创新框架的有效性，研究团队通过预测两种药物Sonidegib和Acotiamide的逆合成路线，并与实际合成路线进行了对比。 图4. 对于两种药物的预测逆合成路线和真实化学合成路线展示 结果表明，Retro-MTGR推断出的合成路线与实际结果高度一致（如图4所示），这无疑证明了其在药物研发中的巨大潜力。 总结和展望 为了开发一个高度可解释的判别模型来揭示化学合成机制，本文提出了一个Retro-MTGR框架。基于分子图，在Retro-MTGR中同时考虑了三个相关任务，其中两个主要的监督判别任务负责识别反应中心和识别LGs，而一个辅助的自监督任务负责生成更好的原子嵌入。 与16种最先进的方法进行比较的结果，证明了Retro-MTGR的优越性。此外，在RTU和RTK场景中，不同的训练测试策略和不同大小的数据集验证了它的稳健性和可扩展性。涉及两种新药的实验验证结果表明，Retro-MTGR推断的逆合成路线与化学合成测定获得的逆合成路线一致。 Retro-MTGR是一个优秀的单步逆合成推断模型。未来，研究团队将在Retro-MTGR的基础上整合其他化学合成因子（例如反应产率，反应条件等）来开发一个可靠的多步逆合成模型以解决复杂分子逆合成路线规划的任务。 参考资料： Zhao, PC., Wei, XX., Wang, Q. et al. Single-step retrosynthesis prediction via multitask graph representation learning. Nat Commun 16, 814 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56062-y. --------- End --------- 感兴趣的读者，可以添加小邦微信加入读者实名讨论微信群。添加时请主动注明姓名-企业-职位/岗位或姓名-学校-职务/研究方向。

巅峰对 决 成绩出炉 南京 2024年12月10日 /美通社/ -- 2024年12月6日-7日，由国家医疗器械产业技术创新联盟、南京生物医药谷建设发展有限公司联合主办，医疗器械创新网、医疗器械创新服务中心及北京大学分子医学南京转化研究院共同承办的第七届（2024）中国医疗器械创新创业大赛（南京）总决赛在南京生物医药谷顺利开赛，共有6场类别赛、专场赛、总决赛在这里展开激烈角逐，来自全国的120个医疗器械创新项目汇聚，共同探索医疗器械产业发展的新路径、新模式。大赛开幕式现场来自业内近200位专家、投资机构代表及企业家代表齐聚一堂。 筑梦金陵，展望未来 江苏省药品监督管理局副局长姜伟 开幕式上， 江苏省药品监督管理局副局长姜伟 在致辞中充分肯定了中国医疗器械创新创业大赛对行业创新发展的积极作用，并表示，长期以来，江苏省委、省政府高度重视医疗器械产业发展，出台了一系列重大的政策措施，大力推动全产业链开放创新发展，医疗器械产业增长的韧性和发展的活力持续彰显。近年来，江苏省药监部门在优化审评审批程序、提升审评审批效率方面，做了多项工作并取得明显成效。2024年截至目前，江苏全省新获批二类医疗器械1606件，三类医疗器械416件，数量居全国第一，获批创新医疗器械7个。去年8月，江苏省药监局与江北新区共同揭牌成立了省药监局审评核查江北新区分部，为创新产品尽快获批上市，抢占发展先机提供了强有力的支撑。 江北新区生命健康产业发展党工委书记、管办主任许双华 随后， 江北新区生命健康产业发展党工委书记、管办主任许双华 发表了致辞，他提到，南京生物医药谷是市委、市政府在产业布局上重点打造的生物医药产业基地和高端生物医药研发区，也是江北新区"基因之城"建设的主阵地，生物医药产业展现出强劲的创新能力和发展后劲。他还表示，期望以此次大赛为契机，实现以赛助创、以赛促引、以赛聚才，汇聚更多优质的创新项目和创新人才。江北新区也将营造诚信可靠、高效响应的营商环境，提供便捷响应、细致周到的服务体系，努力让每一位创业者在这里找到成长的土壤、收获成功的喜悦。 国家医疗器械产业技术创新联盟理事长、中国医疗器械行业协会常务副会长姜峰 国家医疗器械产业技术创新联盟理事长、中国医疗器械行业协会常务副会长姜峰 在致辞中表示，大赛长期以来得到了江苏省药监局的大力支持，此次大赛能在江北新区成功举办，源于南京高效的创新政策和优越的营商环境，这些也成为吸引创新项目落户的关键。随着国务院783号令的实施，大赛通过"以赛促招"模式，配套提供30项软性创新合规服务，成为当前招商环境下的最佳招商方式。未来，大赛将深化与相关部委的合作，并开展国际科技交流，以推动医疗器械产业的国际化发展。 江北新区生命健康办副主任杨涛 江北新区生命健康办副主任杨涛 ，从产业布局、创新成果、人才建设等方面详细介绍了江北新区在医疗器械领域的发展规划和政策支持，展现了南京在医疗器械产业中的雄心和潜力。他提到，今年9月，江苏省与教育部启动共建 首家全国高校区域技术转移转化中心 ，其中生物医药分中心就落址南京生物医药谷，分中心将坚持"科教产才"一体化推进，实施空间打造、资金保障、政策支持、平台建设和生态创新"五大行动"，聚焦高校源头创新成果，全力推动高校原创新药及高端医学装备科技成果转化。 江苏省药监局审评中心主任张宜川 随后， 江苏省药监局审评中心主任张宜川 展开了对江苏省医疗器械注册审评服务的全面解析，他详细介绍了审评流程和政策指导，为创新企业在了解注册审评各环节提供了宝贵的信息。他提到，江苏省医疗器械审评服务体系正逐步落实深化医疗器械审评审批制度改革要求，技术审评机构指导服务功能和范围将不断延伸，可以在审评、注册、创新评估等维度发挥更大的作用。 6场赛事结果如下： 高值医用耗材类别赛 奖项 项目名称 单位 /团队名称 一等奖 颈动脉支架系统 苏州中天医疗器械科技有限公司 天生我材——新型医用胶原蛋白植入物 广州市朴道联信生物科技有限公司 二等奖 可调控型主动脉内双气囊驱动反搏导管装置（IADBP）的研发与临床转化 中国医学科学院阜外医院 新型牙科氧化锆陶瓷种植体项目 北京瑞瓷医疗科技有限公司 糖尿病膝下动脉病变系统解决方案 北京海盛医疗器械有限公司 三等奖 生物组装高分子牙本质脱敏材料 美釉（西安）生物技术有限公司 一种新型血栓清除导管系统的设计开发 归创通桥医疗科技股份有限公司、重庆医科大学附属第一医院 口腔个性化钛网的研发及产业化 广东健齿生物科技有限公司 华夏生物人源性组织材料产业化项目 华夏（青岛）生物科技有限公司 植入式心血管监测胶囊——无源无线肱动脉传感器 上海小感智能科技有限公司 优胜奖 肺动脉血栓取出系统 晨兴（南通）医疗器械有限公司 可降解镁合金支架的临床应用及产业化 东南大学泰州生物医药与医疗器械研究院 分段解脱弹簧圈技术的设计和应用 首都医科大学附属北京天坛医院 预置单开窗胸主动脉覆膜支架系统的临床应用研究 中国医学科学院北京协和医院 医美级外泌体及其生产系统 苏州生动细胞生物科技有限公司 新型脑动脉瘤根治性治疗器械——蜂巢状形状记忆聚合物 成都微斯泰珂医疗器械科技有限公司 悬挂式自适应前列腺支架 南京工业大学 康养类别赛 奖项 项目名称 单位 /团队名称 一等奖 AI失能护理机器人 中科民生耐鼎机器人（珠海）有限公司 面部健康守护者-全方位面部康复治疗仪 上海市第七人民医院 二等奖 助步如飞——个性化辅助智能助老外骨骼机器人 天津理工大学 妇科康复诊疗系统 武汉半边天医疗技术发展有限公司 高精准皮肤治疗激光器以及高稳定皮肤治疗仪研发 佰福激光技术有限公司 三等奖 膝关节智能矫形技术与装备 西北工业大学智能康复技术与装备团队 高密度阵列式单指智能脉诊仪 北京生甡科技有限责任公司 下肢深静脉血栓的预防装置 空军军医大学第三附属医院 AI+桌面氢气机 上海小感智能科技有限公司 康复运动-氧疗系统 菏泽医学专科学校附属医院、宁津县人民医院 优胜奖 岐黄工匠—中医诊疗装备的设计研发与转化 岐黄工匠医药科技研发团队 "着手成春"——手功能障碍智能康复领导者 着手成春 雾护康——中药组方雾化疗法先行者 河南中医药大学护理学院 AVECMU心理音乐减压助眠系统 Avecmu心理健康项目团队 一种膝关节康复仪的设计研究 宁波大学附属第一医院 罐灸治疗仪 西安交通大学第一附属医院 结节智囊--甲状腺结节一体化智慧解决方案 结节智囊团队 AI气味香方 杭州甜成科技有限公司 颐消化—引领功能性消化不良一体化新时代 成都中医药大学科技园颐消化团队 医生专场赛 奖项 项目名称 单位 /团队名称 一等奖 一种可调式弧形电动喉镜 北京大学第三医院 一种壳状牙科器械（数字化隐形矫治咬合导板）的研发应用 空军军医大学第三附属医院/王阿娴正畸正颌"数智化"团队 二等奖 输尿管软镜碎石术（RIRS）中智能监测肾内压及温度的无线柔性传感器设备的研发 清华大学附属北京清华长庚医院 骨病灶清除植骨机器人的研发与应用 上海市第六人民医院 脊柱内镜操纵辅助限深装置研发 新疆医科大学第一附属医院 三等奖 基于质谱技术的哮喘急性发作预警的体外诊断试剂盒 中日友好医院 牙片机可视化束光装置 复旦大学附属口腔医院 预置单开窗胸主动脉覆膜支架系统的临床应用研究 中国医学科学院北京协和医院 隐球菌快速检测新技术 首都医科大学附属北京世纪坛医院 采用空间磁定位技术的系列医用器材、耗材项目 首都医科大学附属北京天坛医院 一种用于盆底功能障碍性疾病智慧诊断的多维精准测压设备 中国医学科学院肿瘤医院 恒流式低无效腔简易呼吸机 坪山区中心医院 优胜奖 全体位、自由切换体位手术台系统 山东第一医科大学附属山东省立医院 新型心肌活检装置的研发与推广应用 国家心血管病中心，中国医学科学院阜外医院 基于机器学习技术适用于冠心病的CABG手术风险评估模型 中国医学科学院阜外医院 减重手术精准导航系统的商品化、产业化探索 首都医科大学附属北京世纪坛医院减重中心 磁耦合口面部精细肌肉刺激治疗仪 西安交通大学第一附属医院 氢氧吸入与营养睡眠诊疗工具：赋能慢病管理信息化新纪元 山东大学齐鲁医院德州医院 悬挂式自适应前列腺支架 江苏省人民医院 基于液相色谱串联质谱技术的可替宁靶向检测研发及产业化 首都医科大学附属北京朝阳医院 用于脓毒症和大型手术感染早期发现的微循环高速血流测算系统和测算方法 安徽医科大学第一附属医院 一种基于虚拟现实技术的老年辅助情感交流系统 西安交通大学第一附属医院 医生专场总决赛 奖项 项目名称 单位团队名称 一等奖 自动化牙髓治疗机器人的优化和应用 中国医学科学院北京协和医院 乳腺癌保乳整形手术瘤腔个体化重建新策略：全新硅胶假体珠与抽绳式自动收口网兜套装综合解决方案 中国医学科学院肿瘤医院 终板力学匹配3D打印椎间融合器 天津市天津医院 脊柱内镜操纵辅助限深装置研发 新疆医科大学第一附属医院 二等奖 骨病灶清除植骨机器人的研发与应用 上海市第六人民医院 一种可调式弧形电动喉镜 北京大学第三医院 "一步法"反应体系 HBV DNA POCT 检测（CRISPR 法）试剂盒研发及产业化 首都医科大学附属北京佑安医院/北京肝病研究所 膝前交叉韧带重建术用可降解锌合金界面螺钉和带袢锌板的研发与临床验证 首都医科大学附属北京积水潭医院 输尿管软镜碎石术（RIRS）中智能监测肾内压及温度的无线柔性传感器设备的研发 清华大学附属北京清华长庚医院 智能舌神经刺激器——口干症治疗新方案 空军军医大学口腔医院 三等奖 一种壳状牙科器械（数字化隐形矫治咬合导板）的研发应用 空军军医大学第三附属医院/王阿娴正畸正颌"数智化"团队 非呼吸暂停盐水造影床旁肺灌注阻抗成像设备研发及技术转化 中国医学科学院北京协和医院 一种新型颈动脉支架系统的研发 北京大学第一医院 基于毫米波雷达技术的儿童睡眠呼吸障碍非接触智能诊断设备研发 首都医科大学附属北京儿童医院 全自动生殖道多靶标快速核酸检测试剂及不孕预警模型的研发 北京大学第三医院 乳腺病变的超声实时检出与智能诊断系统 北京协和医院 基于激光雷达定位与机器学习的持镜协作手术机器人 北京大学第三医院 基于反向演化计算的高精准无创深部脑刺激系统与精神科临床应用 北京回龙观医院 泪液收集检测一体化平台 北京大学第一医院 基于多模态队列数据的肥胖生物标志物研究 北京大学第三医院 无源医疗器械总决赛 奖项 项目名称 单位团队名称 一等奖 分支型介入覆膜支架系统 杭州创心医学科技有限公司 介入式心室辅助系统 上海焕擎医疗科技有限公司 胶原蛋白再生眼角膜产业化项目 广州市朴道联信生物科技有限公司 颈动脉支架系统 苏州中天医疗器械科技有限公司 自然血管支架 杭州矩正医疗科技有限公司 二等奖 外周刻痕球囊扩张导管 鼎科医疗技术（苏州）有限公司 放疗防护水凝胶技术 上海瑞凝生物科技有限公司 椎体-椎弓"一体化"强化的新型骨水泥锚定器及配套材料 天津市天津医院 可降解镁合金植入器械研发及产业化 苏州英诺科医疗科技有限公司 L-Clip经导管二尖瓣环成形系统 上海汇禾医疗科技股份有限公司 眼部长效缓释给药平台 深圳瑞瞳生物医药有限公司 新型牙科氧化锆陶瓷种植体项目 北京瑞瓷医疗科技有限公司 经皮介入脑脊液分流系统 轻舟医学科技（苏州）有限公司 三等奖 低温汽化过氧化氢灭菌袋用当盛®Dawnsens® 闪蒸法超细纤维屏障材料 厦门当盛新材料有限公司 3D打印多孔钽骨科植入产品设计、开发与临床转化 大连大学附属中山医院、伟坦（大连）生物材料有限公司 应用于系统抗肿瘤治疗的新一代可载靶免药物微球 至微（深圳）医学科技有限公司 新型可降解镁合金颅颌面内固定系统的研发与转化 中国医学科学院整形外科医院、苏州卓洽医疗科技有限公司 可调控型主动脉内双气囊驱动反搏导管装置（IADBP）的研发与临床转化 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通过这次大赛，众多优秀的创新人才脱颖而出，他们带来的项目不仅具有高度的前瞻性和实用性，而且有望打破现有技术的局限，引领医疗器械行业进入一个全新的发展阶段。这些创新项目的成功转化和应用，将进一步丰富医疗器械的产品线，提高医疗服务的质量和效率，从而为广大患者带来更为优质、便捷的医疗服务体验。 此外，大赛还促进了产学研用各方的紧密合作与交流，为医疗器械行业的持续发展和进步注入了强大动力，为整个行业的繁荣与发展奠定了坚实基础。

*仅供医学专业人士阅读参考肿瘤相关成纤维细胞（CAFs），在奇点糕们这儿的名声可真不算好，虽说它们偶尔也会扮演正面人物，但在肝细胞癌（HCC）等免疫抑制性较强的瘤种中，CAFs当反派的可能性还是大得多，甚至一部分CAFs还能通过多种途径促癌，可以说是罪大恶极了。比如近日，西北工业大学医学研究院温伟红，空军军医大学西京医院秦卫军、杨发团队合作，在Journal for ImmunoTherapy of Cancer期刊发表的研究成果，就揭示了HCC微环境中存在一类特征为内皮唾液酸蛋白（Endosialin/CD248）表达阳性的CAFs，它们的促癌招数之一，就是将CD8+T细胞“拒之门外”，减少抗癌免疫主力军向肿瘤的浸润[1]。该研究显示，内皮唾液酸蛋白会抑制CAFs内STAT1的磷酸化和核转位，进而导致CAFs表达和分泌的趋化因子CXCL9/10减少，肿瘤部位浸润的CD8+T细胞也就少了，因此以内皮唾液酸蛋白为靶点进行干预（单抗类靶向药），能与PD-1/L1抑制剂在HCC治疗中协同增效。论文首页截图西北工业大学和空军军医大学的研究者们在2020年时就发现，HCC中表达内皮唾液酸蛋白的CAFs不是什么好东西，它们可以促进肿瘤微环境中的巨噬细胞向促癌的M2表型极化[2]，但内皮唾液酸蛋白的生理作用本来就有好多层[3]，谁知道它们还会不会祸害其它类型的细胞，特别是免疫细胞呢？研究还得继续做才行。在本次研究中，研究者们首先比对了敲除与未敲除内皮唾液酸蛋白的HCC细胞在小鼠身上形成的肿瘤，发现敲除内皮唾液酸蛋白可有效延缓肿瘤生长，而未敲除内皮唾液酸蛋白的肿瘤内有更多CD8+T细胞浸润和激活，这是早先研究中没发现的现象。导致这种现象的是不是CAFs呢？还是说罪犯另有其人？为明确这一点，研究者们又将HCC细胞与敲除/未敲除内皮唾液酸蛋白的CAFs共同植入小鼠体内，敲除内皮唾液酸蛋白也使CAFs原有的促癌作用消失了，而且同步会发生CD8+T细胞浸润的大增；共培养实验也证实，敲除CAFs的内皮唾液酸蛋白，能增强CD8+T细胞的迁移能力。表达内皮唾液酸蛋白的CAFs可通过减少CD8+T细胞浸润，对HCC起促癌作用接下来就是机制探索了，既然影响的是CD8+T细胞的迁移能力，研究者们自然会想到从趋化因子的角度入手，且基因集富集分析也指示了相关通路基因的明确表达富集；实验显示，敲除内皮唾液酸蛋白显著减少了CAFs分泌的趋化因子CXCL9/10，而它们对T细胞的迁移确实不可或缺。影响CXCL9/10分泌的上游机制则是IFNγ-STAT1调节轴，内皮唾液酸蛋白的存在会导致STAT1的磷酸化和核转位下调，无法响应肿瘤来袭时的IFNγ信号，让CAFs分泌CXCL9/10有效募集CD8+T细胞。最后，研究者们证实，人HCC患者肿瘤组织内的内皮唾液酸蛋白表达水平，也与CD8+T细胞浸润数量负相关，而靶向内皮唾液酸蛋白的的单抗类药物能与PD-1抑制剂实现协同增效，有望成为增敏HCC免疫治疗的新策略。一图总结论文核心内容------奇点糕近期推出了《2024ASCO年会深度盘点》课程，为大家系统盘点了2024ASCO年会上实体瘤领域的重磅进展，让您在100分钟内迅速深入把握前沿。长按识别下图中的二维码即可购买，购买后您可以在「奇点网小程序」收听，或下载奇点网「医学奇点」苹果客户端收听。如果遇到任何技术问题，大家可以戳我们下图中的客服小伙伴来解决~~参考文献：[1]Gan L, Lu T, Lu Y, et al. Endosialin-positive CAFs promote hepatocellular carcinoma progression by suppressing CD8+T cell infiltration[J]. Journal for ImmunoTherapy of Cancer, 2024, 12(9): e009111.[2]Yang F, Wei Y, Han D, et al. Interaction with CD68 and regulation of GAS6 expression by endosialin in fibroblasts drives recruitment and polarization of macrophages in hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Research, 2020, 80(18): 3892-3905.[3]Lu S, Gan L, Lu T, et al. Endosialin in cancer: Expression patterns, mechanistic insights, and therapeutic approaches[J]. Theranostics, 2024, 14(1): 379-391.本文作者丨谭硕