伴隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)跨界融合,醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化智能化進(jìn)程不斷加快,人工智能斧炎、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)手段在藥物研發(fā)各環(huán)節(jié)中廣泛應(yīng)用耳高,已經(jīng)成為新藥研發(fā)降本增效的重要方式之一牲羊,為醫(yī)藥研發(fā)主體加速創(chuàng)新提供了重要驅(qū)動(dòng)力蚂子。
近期萌庆,中國(guó)醫(yī)藥創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)“醫(yī)藥創(chuàng)新說”聯(lián)合晶泰科技“晶泰推薦”欄目燥透,以“人工智能與藥物研發(fā)跨界融合新機(jī)遇”為主題沙咏,特別邀請(qǐng)了再鼎醫(yī)藥全球研發(fā)首席運(yùn)營(yíng)官閻水忠博士、浙江大學(xué)藥學(xué)院“求是”特聘教授侯廷軍教授和晶泰科技首席科學(xué)家張佩宇博士圍繞“AI+BT”展開討論班套,共同探討人工智能等新技術(shù)在藥物研發(fā)各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用肢藐、挑戰(zhàn)及解決方案。
人工智能賦予藥物研發(fā)新機(jī)遇
從新靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)吱韭,到分子設(shè)計(jì)吆豹,篩選和優(yōu)化得到臨床前候選藥物,再到臨床試驗(yàn)?zāi)酥了幬锷鲜欣砼瑁豢钚滤幍恼Q生往往要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的研發(fā)周期和巨量的資金投入痘煤。
自1964年Hansch模型建立,藥物定量構(gòu)效關(guān)系研究正式開啟猿规。理性藥物設(shè)計(jì)發(fā)展至今衷快,以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)藥領(lǐng)域逐步深化,特別是在藥物研發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)得到了廣泛應(yīng)用么缴。
過去幾年中贬市,人工智能藥物研發(fā)在靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、分子設(shè)計(jì)犁式、分子篩選劈警、小分子藥物合成、臨床試驗(yàn)等領(lǐng)域均取得成就蚌汁。如AlphaFold2 蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)得分超過90椿啦,其前所未有的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)精度可以對(duì)基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)產(chǎn)生潛在的影響,特別是對(duì)于尚未解析結(jié)構(gòu)的新靶點(diǎn)深刁;2020年3月估董,在《Nature》雜志發(fā)表的論文表明,CADD結(jié)合主動(dòng)學(xué)習(xí)可對(duì)超大規(guī)奶袄啵化合物庫(kù)進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)的虛擬篩選胃愉,針對(duì)10億級(jí)規(guī)模的化合物庫(kù)篩選用時(shí)可縮短至15小時(shí),不僅大大提高了藥物發(fā)現(xiàn)效率暑尝,化合物質(zhì)量也得到了同步提升现粗;2019年,在《科學(xué)》雜志發(fā)表的論文表明襟雷,基于人工智能的藥物自動(dòng)化合成平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)15個(gè)化學(xué)小分子藥物自動(dòng)化合成刃滓。
隨著近年來自動(dòng)化智能化技術(shù)的全面加速,AI在多個(gè)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展,基于AI的藥物研發(fā)將成為醫(yī)藥行業(yè)的革命性力量咧虎,有望從根本上改變傳統(tǒng)的試錯(cuò)藥物設(shè)計(jì)流程卓缰,人工智能技術(shù)或可為新藥研發(fā)帶來新機(jī)遇。
浙江大學(xué)藥學(xué)院求是特聘教授侯廷軍《基于AI的藥物發(fā)現(xiàn):機(jī)遇與挑戰(zhàn)》
AI賦能藥物研發(fā)砰诵,自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)解決數(shù)據(jù)瓶頸
藥物發(fā)現(xiàn)是一個(gè)不斷試錯(cuò)的過程征唬,無(wú)論是基于AI藥物發(fā)現(xiàn)還是傳統(tǒng)藥物研發(fā),都需要在合成和測(cè)試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上不斷分析迭代茁彭,篩選出最優(yōu)藥物分子总寒。因此,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速度是決定藥物研效率的關(guān)鍵因素之一理肺。
人工智能從大量的數(shù)據(jù)里面尋找規(guī)律摄闸,算力、算法和數(shù)據(jù)是 AI 的三要素妹萨。目前的算力算法都有解決方法蟹故,基于云計(jì)算的算力和高精度計(jì)算化學(xué)的算法,可以產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)宁斋。物理模型產(chǎn)生的干實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為AI建模提供了支持感栋。因此,如何大量慧男、快速姥仍、高效地收集更多標(biāo)準(zhǔn)化濕實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),反饋給AI進(jìn)行迭代優(yōu)化比摆,成了破局關(guān)鍵傻牙。那么,怎樣獲得更多高質(zhì)量數(shù)據(jù)休台,從而更好地利用人工智能輔助藥物研發(fā)全流程阐泻?自動(dòng)化智能化是一條必由之路。
結(jié)合人工智能和自動(dòng)化技術(shù)征啦,自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室可以創(chuàng)造出更多標(biāo)準(zhǔn)化担急,高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),不斷反饋給AI進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化侠坎,降低試錯(cuò)成本蚁趁,加快迭代效率。實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化程度的提升实胸,將賦能整個(gè)新藥研發(fā)流程他嫡,不僅能排除錯(cuò)誤研發(fā)思路,深挖正確思路庐完,創(chuàng)造更優(yōu)數(shù)據(jù)钢属,同時(shí)也能快速驗(yàn)證各種方法徘熔,測(cè)試更多假設(shè),壓縮周期淆党,提高整體成功率酷师。
晶泰科技首席科學(xué)家張佩宇《疫情下,自動(dòng)化智能化驅(qū)動(dòng)藥物發(fā)現(xiàn)》
三位一體宁否,晶泰科技打造AI藥物研發(fā)新模式應(yīng)用場(chǎng)景
目前窒升,晶泰科技已經(jīng)成功開發(fā)了從靶點(diǎn)到臨床前候選藥物的一體化解決方案缀遍,并打造了智能化自動(dòng)化的AI藥物研發(fā)新模式應(yīng)用場(chǎng)景慕匠,包括小分子藥物發(fā)現(xiàn)、抗體藥物發(fā)現(xiàn)域醇、智能化學(xué)合成隔阔、藥物固態(tài)研究等。
晶泰科技將智能算法肖升、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)與專家經(jīng)驗(yàn)結(jié)合贵式,打造三位一體的智能化自動(dòng)化藥物研發(fā)平臺(tái),并開發(fā)了一系列創(chuàng)新的算法工具與先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)拦袍。以算法為“腦”衬榕,實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物分子關(guān)鍵物理、化學(xué)誓拉、藥學(xué)性質(zhì)準(zhǔn)確而高效的篩選和設(shè)計(jì)杈夜;以自動(dòng)化為“手”,在算法指導(dǎo)下完成高精度篓羊、無(wú)間斷的實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)采集盹组,并為模型訓(xùn)練和算法優(yōu)化提供及時(shí)的數(shù)據(jù)反饋;以藥物研發(fā)專家為智能藥物研發(fā)的“眼”六赢,為項(xiàng)目設(shè)定里程碑目標(biāo)哄避,并在關(guān)鍵的研發(fā)節(jié)點(diǎn)作出決策,保障交付劳景。
新型的研發(fā)技術(shù)和模式早已開始產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用誉简,晶泰科技參與的項(xiàng)目已有多個(gè)達(dá)到臨床前重要里程碑和進(jìn)入臨床階段。此外盟广,晶泰科技自主研發(fā)的智能化藥物發(fā)現(xiàn)平臺(tái)已積累了服務(wù)眾多全球領(lǐng)先藥企的豐富經(jīng)驗(yàn)闷串,如輝瑞、強(qiáng)生等公司都與晶泰科技建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作衡蚂。截至目前(2022年6月)窿克,晶泰科技參與創(chuàng)新藥管線超過100條,服務(wù)客戶超過150家毛甲。
人工智能與藥物研發(fā)跨界融合新機(jī)遇討論環(huán)節(jié)
近期年叮,國(guó)家發(fā)改委正式發(fā)布了《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》具被,首次提出“生物經(jīng)濟(jì)”的概念,并同時(shí)對(duì)中國(guó)生物技術(shù)與信息技術(shù)的融合提出了新的要求只损。過去一姿,行業(yè)內(nèi)主要通過人力密集型勞動(dòng)創(chuàng)造生產(chǎn)價(jià)值的方法將會(huì)慢慢被淘汰,醫(yī)藥行業(yè)將邁向以高新技術(shù)為生產(chǎn)主體的新周期跃惫,這期間我們將會(huì)面臨相應(yīng)的挑戰(zhàn)叮叹,而應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的方法,也體現(xiàn)在了“規(guī)劃”中——通過生物技術(shù)與信息技術(shù)融合溺联,推動(dòng)生物信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展济问,提升制藥裝備的自動(dòng)化、數(shù)字化捻境、智能化水平吝殖。人工智能藥物研發(fā)在近幾年發(fā)展迅速,盡管 AI 在新藥研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)間還不長(zhǎng)炸鹅,但未來已來帚颤,值得期待!