近期，西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院施建宇教授團(tuán)隊(duì)的研究成果“Single-step Retrosynthesis Prediction via Multitask Graph Representation Learning”在國際著名期刊《Nature Communications》（IF=14.7）上發(fā)表。該研究獲得國家自然科學(xué)基金和陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等資助，生命學(xué)院博士生趙鵬程為第一作者，生命學(xué)院施建宇教授、尚潔副教授和中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)臨床基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所呂誠研究員作為該成果的共同通訊作者。

逆合成推理是根據(jù)目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)推斷出可用的反應(yīng)物，這一過程為化學(xué)合成的數(shù)字化和智能化提供了新的方向。施建宇教授團(tuán)隊(duì)提出的Retro-MTGR框架（圖1），基于分子圖，通過多任務(wù)學(xué)習(xí)（MTL）同時(shí)解決三個(gè)任務(wù)：識(shí)別反應(yīng)中心、識(shí)別離去基和生成精準(zhǔn)的原子嵌入。研究為了驗(yàn)證Retro-MTGR的可解釋性，具體回答了兩個(gè)關(guān)鍵問題：哪些鍵可以成為反應(yīng)中心？哪些離去基適合于特定的合成子？

研究發(fā)現(xiàn)，鍵的嵌入空間能夠有效區(qū)分反應(yīng)中心和普通鍵：高鍵能的鍵（如雙鍵、三鍵、芳香鍵）通常是普通鍵，而低鍵能的單鍵則可能既是反應(yīng)中心也可能是普通鍵，取決于合成子的結(jié)構(gòu)。此外，反應(yīng)中合成子和離去基通常具有相反的電性，且距離較遠(yuǎn)。相同反應(yīng)物中的合成子和離去基通常電性相反并且較近。同時(shí)，該研究對(duì)兩種藥物（Sonidegib和Acotiamide）的逆合成路線進(jìn)行了化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，Retro-MTGR的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際合成路線一致，證明了其在化學(xué)合成規(guī)劃中的潛力。此研究為智能化的化學(xué)合成預(yù)測(cè)提供了新的思路和方法，對(duì)藥物合成和分子設(shè)計(jì)具有重要意義。

Retro-MTGR的工作流程圖