作者:张懿 来源:文汇报 发布时间:2023/7/10 10:26:09
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“硅基”魔法:AI助新药摆脱“反摩尔定律”

 

宇道生物研发人员在生物实验室里做研究。

推动芯片以几何级数迭代、造就风起云涌数字革命的“摩尔定律”,在生物医药领域却衍生出一个截然相反的镜像,即所谓“反摩尔定律”——成本越来越高、风险越来越大、创新速度越来越慢。但好消息是,如今,在人工智能(AI)对药物研发奇迹般的赋能下,医药行业看到了摆脱“反摩尔定律”束缚的希望。
      
令人赞叹的智能魔法
      
通过ChatGPT等生成式AI模型,普罗大众一同见证了AI在生成文字、图片、视频方面的能力。而在药物研发领域,AI凭借硬核的技术实力,也已拿出了令人信服的表现。在发现潜在的治疗靶点、创造新的药物活性分子方面,AI的能力令人赞叹。

上海宇道生物技术有限公司就是AI制药领域的代表性企业。谈到AI,公司联合创始人、董事长兼总经理沈倩诚半开玩笑地说,在破解蛋白质的奥秘时,“硅基生命(机器智能)可能真的胜过碳基生命”。

宇道生物正借助AI为蛋白质“拍视频”,仔细观察它的动态结构,发现隐蔽的功能位点,进而以那些难成药靶点为突破口,研发出变构药物。实际上,传统的实验技术如X-晶体衍射,也可以记录蛋白质结构,但只能生成静态“照片”。由于蛋白质在不停运动,光凭“照片”难以发现其复杂构象的变构位点。宇道生物独辟蹊径,研发了智能变构平台,通过将历经10年构建起来的核心变构数据“喂”给AI,借助AI强大的推导和归纳能力,穿透庞杂的原子网络,直击分子结构,生成蛋白质的“运动视频”。与传统的海量分子筛选实验相比,这种方法的效率提升了上百倍。

除了发现靶点,药物研发非常重要的一环是评价化合物分子与蛋白质的结合能力。在该领域,同时在京沪布局的星药科技研发了全球首个能同时预测蛋白—配体复合物构象与亲和力的算法模型。公司创始人兼CEO李成涛说,较之传统方法,星药算法的速度提升了数千倍,“几乎在一瞬间,AI就发现了分子层面的作用规律”。

AI破解分子的奥妙并不是要炫技,最终目标是做药。上海市人工智能行业协会秘书长钟俊浩告诉记者,AI的强项是挖掘那些常被医药专家忽略的隐蔽线索,在药物、基因、疾病间构建起深层次关联。这种能力,一方面将新药的筛选从物理世界移到“赛博空间”,另一方面,更可以通过挖掘海量知识,找到新靶点、设计新分子,这相当于让新药创制从“大海捞针”变成“按图索骥”。

以辉瑞研发的新冠特效药Paxlovid(奈玛特韦片/利托那韦片组合)为例,这个明星药物的及时上市,背后就有上海AI药企晶泰科技的助力。利用自研的AI算法,晶泰科技帮助辉瑞预测了多种化合物以及潜在固体形态结构,最终将该环节的耗时从半年以上缩短到6个星期。

10年打开一扇“大门”

肯定有不少人听说过描述新药研发难度的所谓“双十宿命”:一款新药,如今的研发周期已经长达10年,研发投入高达10亿美元。但实际上,过去10年,“反摩尔定律”让药物创新的脚步更加蹒跚。统计显示,2010至2019年,全球排名前12位的制药公司平均投资回报率下降80%,新药研发成本逼近30亿美元。

这种局面倒逼药企探索新的研发模式,而与此同时,深度学习技术的快速进步,让AI有机会在制药领域落地。两种效应的叠加,使得AI制药迅速从少数公司的前沿探索变成大量药企的战略方向。

钟俊浩告诉记者,发达国家探索用AI辅助制药,始于2010年前后,2015年起全面兴起。我国则在2012年左右,由上海部分高校院所将深度学习用于分子生成、蛋白质结构预测等,同时,恒瑞、齐鲁、先声等大型药企陆续在沪设立分子信息部门。2020年,Schr?dinger、Relay等海外AI药企先后在纳斯达克实现IPO,迅速点燃了国内资本的投资热情,从而推动一批本土AI制药的创业公司脱颖而出,宇道生物、星药科技等就是其中代表,他们都在2020年拿到Pre-A或A轮融资,并在随后一两年完成多轮后续融资。而作为最早入局的AI药企之一,晶泰科技则在当年9月完成超过3亿美元的C轮融资,刷新了全球AI制药融资纪录。

除了成本倒逼、技术进步、资本驱动外,AI制药在我国的发展还与国家对生物医药创新的重视同频共振。与多家新药研发机构合作的AI头部公司商汤科技副总裁张少霆表示,近年来,国家越来越将生物医药作为非常重要的创新方向,同时通过医保集采,压低仿制药的利润空间,这一系列组合拳,倒逼国内药企将经营战略从跟随转向创新。假如要在当下做创新药,那AI辅助就要被纳入考量。

在上海,短短几年,许多原创的AI制药项目已让人看到了突破的希望。李成涛说,凭借他们的最新算法,原本4至7年的临床前研发可望被缩短到1至2年。同样扎根上海的AI制药“独角兽”英矽智能则在2022年开发了9个临床前候选药物,相比之下,头部药企每年通常只能提名4到5个候选药物。这些进展都印证了上海市生物医药产业促进中心副主任唐军的判断——AI正在为制药“重新打开一扇大门”。

(原标题:《发现潜在治疗靶点、创造新药物活性分子……人工智能正以硬核技术赋能药物研发 “硅基”魔法:AI助新药摆脱“反摩尔定律”》)

 
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