本文來自IT時報，作者／IT時報記者潘少穎。
編輯／王昕孫妍
高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險、長周期……在新藥研發(fā)的過程中，經(jīng)常面臨著諸多痛點。因此，業(yè)界正在著力布局通過AI翻過新藥研發(fā)過程中的這幾座“大山”，AI智藥成為一條新賽道。全球已經(jīng)有700多家AI智藥企業(yè)，共有幾十款A(yù)I藥物進入臨床試驗階段。至2022年底，我國也已有AI智藥初創(chuàng)企業(yè)近80家。
張江，有科創(chuàng)、芯片、藥片“三駕馬車”，2022年生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)達到3300億元，誕生了全國15%的原創(chuàng)新藥和10%的創(chuàng)新醫(yī)療器械。近年來，張江積極尋找和布局新賽道、新方向，目前在靶向藥物、合成生物學(xué)、AI+新藥研發(fā)、新型偶聯(lián)藥物、新型蛋白降解藥物、細(xì)胞藥等相關(guān)領(lǐng)域引進和聚集了一批創(chuàng)新主體，在前沿技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展和培育上發(fā)揮著創(chuàng)新策源和示范引領(lǐng)作用。
在9月25日開幕的2023張江生命科學(xué)國際創(chuàng)新峰會上，舉行了2023張江AI智藥論壇暨第三屆AI研發(fā)創(chuàng)新論壇，來自張江的AI智藥企業(yè)分享了AI賦能藥物研發(fā)的最新成果和前沿案例，并探討了AI技術(shù)應(yīng)用的當(dāng)前挑戰(zhàn)和未來前景。
不可否認(rèn)，AI智藥的創(chuàng)業(yè)熱潮正在涌動。
加速建立“AI藥研朋友圈”
AI智藥，即以醫(yī)藥大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過運用機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等AI技術(shù)替代大量實驗，對藥物結(jié)構(gòu)、功效等進行快速分析，以達到縮短試驗周期、節(jié)省成本、促進新藥發(fā)現(xiàn)、提升試驗成功率等目的。
“隨著人工智能技術(shù)的快速變革，AI已經(jīng)成為藥物研發(fā)過程中縮短研究周期、節(jié)省研發(fā)成本、提升實驗成功率的核心生產(chǎn)力。”中國科學(xué)院院士饒子和在論壇上這樣表示。
在中國AI智藥的版圖上，張江占據(jù)著龍頭位置。成立于2019年的英矽智能和成立于2015年的晶泰科技是國內(nèi)AI制藥領(lǐng)域的獨角獸，這兩家皆在張江有所布局。作為浦東生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的聚集地，張江集聚了近7萬名生物醫(yī)藥從業(yè)人員。同時，張江正在構(gòu)筑一個巨大的人工智能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，匯聚更多的AI新勢力。早在2021年10月，張江AI新藥研發(fā)聯(lián)盟正式揭牌成立，聯(lián)盟是推進AI與醫(yī)藥跨界交叉融合、數(shù)據(jù)資源共享、技術(shù)迭代升級的重要紐帶，并取得了不少成果?，F(xiàn)在，該聯(lián)盟成員已擴增至35家。
美迪西開發(fā)的智能靶點和AI虛擬藥物發(fā)現(xiàn)平臺、英矽智能通過AI賦能發(fā)現(xiàn)的潛在同類最佳USP1小分子抑制劑、晶泰科技用AI驅(qū)動的下一代抗體發(fā)現(xiàn)平臺XupremAb賦能最佳抗體發(fā)現(xiàn)……這是張江AI新藥研發(fā)聯(lián)盟發(fā)布的一些創(chuàng)新成果。
作為近年來技術(shù)變革的重要力量，AI在生物醫(yī)藥領(lǐng)域展示了極大的應(yīng)用潛力。國家發(fā)改委2022年發(fā)布的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》提出，要利用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)，對治療適應(yīng)癥與新靶點驗證、臨床前與臨床試驗、產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)化等新藥研制過程進行全程監(jiān)管，實現(xiàn)藥物產(chǎn)業(yè)的精準(zhǔn)化研制與規(guī)模化發(fā)展。
2022年2月，英矽智能利用人工智能發(fā)現(xiàn)的“特發(fā)性肺纖維化”候選藥物，獲批在中國進入ⅰ期臨床試驗，成為中國首個進入臨床階段的人工智能研發(fā)藥物。
AI打破“雙十定律”
大幅縮短研發(fā)時間，是AI智藥最明顯的優(yōu)勢之一。
傳統(tǒng)的新藥研發(fā)是一項復(fù)雜而長期的系統(tǒng)工程，一款新藥從著手研發(fā)到獲批上市，整個過程平均耗時約14年，僅化合物篩選到臨床前研究就需花費約4～6年的時間，推動新藥上市的平均成本更是高達19.8億美元。
因此，醫(yī)藥研發(fā)行業(yè)長期以來面臨著“雙十定律”，即需要耗時超過10年、10億美金才有可能上市一款新藥。
張江AI新藥研發(fā)聯(lián)盟成員之一英矽智能聯(lián)合首席執(zhí)行官、首席科學(xué)家任峰表示，為了研發(fā)毒副作用更小的特發(fā)性肺纖維化新藥，英矽智能通過AI賦能的研發(fā)方式，將從靶點的發(fā)現(xiàn)到找到臨床候選化合物的過程縮短到18個月，研發(fā)費用共投入270萬美元，而如果沒有AI，則該過程需要花費四年半以上時間、數(shù)千萬美元，AI+生物醫(yī)藥的“雙向賦能”，無疑大大降低了新藥研發(fā)的周期和成本。
同樣也是張江AI新藥研發(fā)聯(lián)盟成員的晶泰科技，在建立小分子藥物模擬算法平臺之后，通過AI預(yù)測算法幫助輝瑞制藥顯著縮短了新冠口服藥Paxlovid（奈瑪特韋片/利托那韋片）的研發(fā)周期，2021年12月，Paxlovid成為第一款獲得美國FDA批準(zhǔn)的新冠口服藥，被迅速推向市場。輝瑞和晶泰科技雙方的科學(xué)家僅用了6個星期，便完成了藥物固態(tài)研發(fā)，以快速的計算預(yù)測與試驗結(jié)果相互印證、準(zhǔn)確匹配。而在傳統(tǒng)的藥物研發(fā)模式下，這個過程可能需要花費數(shù)月時間。
晶泰科技AI預(yù)測模型
目前，晶泰科技已通過建立算法的“干”實驗室和自動化機器人驅(qū)動的“濕”實驗室，構(gòu)建起虛實結(jié)合、相互印證的研發(fā)體系，助力藥物研發(fā)。自動化智能化實驗室里包含了自動化合成、自動化結(jié)晶等化學(xué)和生物的一些關(guān)鍵能力，通過人工智能來輔助藥物設(shè)計，通過自動化機器人來替代傳統(tǒng)人工進行實驗操作，進行7×24小時的運作，實現(xiàn)“關(guān)燈實驗室”的效果，并減少對人力勞動的依賴，保證實驗的穩(wěn)定可靠。
“例如每一次加反應(yīng)試劑，相比人工，機械臂可以更加精準(zhǔn)控制劑量，并且實時記錄實驗數(shù)據(jù)、過程，全程數(shù)據(jù)可追溯。”晶泰科技相關(guān)人士介紹。
將藥物在人體內(nèi)精準(zhǔn)遞送
受限于傳統(tǒng)藥物研發(fā)的技術(shù)瓶頸，臨床上仍存在大量“不可成藥”的疾病，諸多患者面臨“無藥可用”的難題。
“藥物遞送”技術(shù)是以RNA藥物為開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過特定的技術(shù)實現(xiàn)將核酸序列等藥物精準(zhǔn)遞送至有疾病的器官、組織和細(xì)胞中，從而實現(xiàn)疾病的治愈。然而，這一環(huán)節(jié)的難點和關(guān)鍵在于如何“精準(zhǔn)遞送”藥物有效成分到人體患病部位。
業(yè)內(nèi)人士打比方，人體的運作機制和環(huán)境非常復(fù)雜，實現(xiàn)這一目標(biāo)的難度不亞于通過火箭運載衛(wèi)星到達太空中的預(yù)定軌道。也因此，提升藥物遞送的精準(zhǔn)性已成為新一代藥物的核心部分。
如果把藥物比作一輛行駛在人體內(nèi)的車，在人體內(nèi)沒有GPS的情況下，如何將藥物精準(zhǔn)送達“目的地”？劑泰醫(yī)藥聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官賴才達在論壇上表示，劑泰醫(yī)藥的做法是，基于AI數(shù)據(jù)驅(qū)動算法、機制驅(qū)動的量子力學(xué)和分子動力學(xué)模擬以及高通量實驗平臺等底層技術(shù)，搭建了AI驅(qū)動核酸遞送系統(tǒng)設(shè)計平臺（AiLNP），以AI驅(qū)動干、濕實驗迭代，實現(xiàn)了更有效的創(chuàng)新遞送材料設(shè)計、核酸序列設(shè)計與優(yōu)化，并設(shè)計了更具優(yōu)勢的制劑配方和核酸遞送系統(tǒng)，將藥物遞送系統(tǒng)效率進行指數(shù)級優(yōu)化。
劑泰醫(yī)藥AiLNP
“LNP核酸遞送系統(tǒng)的表達效率超越行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10倍以上，并破解了行業(yè)難以攻克的肺、大腦、腫瘤、免疫器官、肌肉等遞送難題。”賴才達說。
以近來火熱的mRNA技術(shù)為例，mRNA技術(shù)商業(yè)落地的最大阻礙便是遞送。在賴才達看來，遞送技術(shù)可以助力更好地發(fā)揮藥效，將疾病細(xì)胞編寫回健康細(xì)胞，為全球患者帶來革命性的藥物，解決未被滿足的臨床需求，這也是目前CGT（細(xì)胞基因治療）產(chǎn)業(yè)“卡脖子”的核心環(huán)節(jié)。
