随着对大脑健康的深入研究，科学家们正致力于揭开血脑屏障（Blood-Brain Barrier，简称BBB）的奥秘。

这一复杂的屏障由脑内血管内皮细胞及紧密连接组成，保护大脑免受有害物质的侵害，并限制大多数药物的穿透，这对于治疗神经性疾病（如阿兹海默症和帕金森氏症）、精神疾病（如抑郁症和焦虑症）以及脑癌等病症造成了重大挑战。根据研究，目前98%的药物候选者在开发阶段无法穿越血脑屏障，这使得药物开发面临困难。

来自威尔康奈尔医学院的研究团队正在探索血脑屏障的运行机制，并试图了解如何让药物安全通过这一屏障。该团队的研究得益于国家超级计算应用中心（NCSA）提供的强大计算资源，特别是其GPU超级计算机Delta。

研究人员Margarida Rosa和George Khelashvili正在研究一种名为MFSD2A的特殊蛋白质，这种蛋白质在血脑屏障的血管内皮细胞中发现，并且能够携带Omega-3脂肪酸（特别是以溶血磷脂酰胆碱形式的DHA）穿越屏障。Rosa表示，了解MFSD2A如何运行将有助于设计能够安全通过血脑屏障的药物，并维持血脑屏障的完整性。

该团队利用计算机模拟技术，深入研究MFSD2A在原子层面上的运行。他们的目标是找出使分子能够通过MFSD2A的关键特征，并设计出小型治疗药物，这些药物能够有效穿越血脑屏障。

通过长时间的模拟，研究团队获得了MFSD2A运行的深入见解，包括哪些转变和特定残基对于Omega-3的运输至关重要。他们使用了一种先进的数学框架──马尔可夫状态模型（MSM），结合机器学习方法，关注蛋白质随时间变化的构象，并识别MFSD2A介导的营养物质运输的关键步骤。

此外，研究团队还与哥伦比亚大学和昆士兰大学的实验研究人员合作，将计算结果与实验数据相结合，进一步验证他们的预测。这种多学科的研究策略不仅加深了对MFSD2A功能的理解，还为针对MFSD2A的理性药物发现奠定了基础。

（首图来源：shutterstock）