新药研发有没有捷径?科研人员(yuán)发现,AI技术可以为(wéi)他们“分忧”,有望解决药物设计(jì)中挑战性的难题。
“AI技术可以(yǐ)通过对现有(yǒu)化合物数据库信息的(de)整合和(hé)数据提(tí)取、机器学习,提取大(dà)量关于化合物不同属性的关键信息。”丁胜(shèng)说,这不仅避免(miǎn)了盲人摸象般的试(shì)错路径,还能大幅提高化合物筛选(xuǎn)的成功率,最终降低(dī)研发成本和工作量。
“药物(wù)研发(fā)的时(shí)间和经济成本(běn)越来越高,而(ér)AI技术(shù)是有力突破点(diǎn)。”裴剑锋说,有机(jī)构预测数据表明(míng),人(rén)工(gōng)智能的融合可为新药研发节约近一半时(shí)间,每年(nián)节约化合物筛选成本和(hé)临床试验(yàn)费用(yòng)达数(shù)百亿美元。
裴剑锋(fēng)认(rèn)为,AI技(jì)术尤其是强(qiáng)人工智能的发展,有望解决药物设计中挑战性的难题。例(lì)如,随着自然语言(yán)处理技术和AI文献信息提取技术发展,未来AI能自动处理海量非结构化的(de)专(zhuān)利、文献数据,从中(zhōng)提取关键信息构建知识图谱和认知图(tú)谱,自(zì)动发现(xiàn)药物靶点和药(yào)物分子。
一(yī)批药物研发初创(chuàng)公司和(hé)研发(fā)机构正(zhèng)在将AI技术的应用变为(wéi)现实:北京(jīng)英飞智药科技有限公司将AI技术与资(zī)深药物研(yán)发专家的经验融合,开发出了药物设计AI研发平台“智药大脑”;全球健康药物研发中(zhōng)心打造了高(gāo)通(tōng)量、高(gāo)精(jīng)度人工智能(néng)药物筛选计(jì)算平台(tái)“人工智能(néng)药物(wù)研发(fā)平(píng)台”……
裴剑(jiàn)锋认为,在(zài)AI深度参(cān)与和(hé)高性能计算(suàn)能力支撑下,未来,机(jī)器学习和物理模型的(de)有机结合(hé)将(jiāng)可能成为新的科研模式,引发医药(yào)甚至多个(gè)领域颠覆性的创新浪潮。
人机(jī)对弈、刷脸支付、辅助诊疗……人工智能(AI)正在悄(qiāo)无声息地融入生活的方(fāng)方(fāng)面面。不过,你(nǐ)可能想(xiǎng)不到,药物也可以借力AI技术来设计研发。通过大数据处理、机器学习(xí)、深度学习等技术,AI融(róng)入新药研发(fā)可望有效缩短研发时间,降低研发成本(běn)。
据全球健康药物研发中心主任、清华大(dà)学药学院院长丁胜(shèng)介(jiè)绍,创新药的研发从(cóng)认知(zhī)疾病(bìng)发生原(yuán)因、确定针对疾(jí)病的药物靶点、实验室发现新(xīn)的分(fèn)子或(huò)化合物开(kāi)始,通过体外(wài)及动(dòng)物体内实验了解其(qí)安全性、毒性(xìng)反应,以(yǐ)及在动物体内(nèi)的(de)代谢过程、作用部(bù)位和(hé)作用效果(guǒ),再经过首(shǒu)次人体试验,经历Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期临床试验,证实安全有效(xiào)及(jí)质量可控制之(zhī)后(hòu),才(cái)可以(yǐ)获批上市。
“整个(gè)研发过程往往需要10到15年(nián)时(shí)间,投入10亿到15亿美元,其(qí)中包括失败的成本。”丁胜说(shuō)。
“在从初步(bù)筛选的百万(wàn)个化合物和随后(hòu)的千百(bǎi)个(gè)逐级候选药(yào)物优化(huà)中,最后(hòu)可能只有一个能被选出(chū)来做成药物。”北京大(dà)学前沿交叉学科研究院定量生(shēng)物学中心研究员裴剑锋说,新药研发失败率非常高,任何一(yī)步失败(bài)都会导致最终失败。
AI研发(fā)药(yào)物即将进行人体试(shì)验
近日(rì),据BBC报道,一(yī)款使用人工(gōng)智(zhì)能开发(fā)的用于治(zhì)疗强迫症的药物将进行人体实验。英(yīng)国初创公(gōng)司Exscientia声称,该(gāi)药物从概念设计到制作出临床测试用的胶(jiāo)囊不到一年时间。人体试验将于三月份(fèn)开始。
Exscientia的(de)首席执行官Andrew Hopkins表示,该公司是第一个(gè)生产(chǎn)出人工智能药物(wù)并将在临床试验中(zhōng)进行(háng)测试的公司(sī),人工智(zhì)能最终产生的化合物被称(chēng)为DSP-1181。拥有该药专(zhuān)利权的日本制药(yào)公司住友大研(yán)制药(yào)将监督该药的临床开发。第一阶(jiē)段的人(rén)体试(shì)验(yàn),将(jiāng)测(cè)试药物的安全性和(hé)人(rén)体对药物(wù)的反应,该试验(yàn)也将在日本进行。
尽管这种(zhǒng)新药的研发看(kàn)起来值得期待,但在业内(nèi)仍然存(cún)在(zài)一些(xiē)争议(yì)。有研究人员(yuán)表示,尽管人工(gōng)智能可以帮助(zhù)我们找到新的分子,但人工智能发现的分子最终有可能与我们已(yǐ)经研究过的分子(zǐ)相(xiàng)似(sì)。此(cǐ)外,人(rén)工智能(néng)仅仅找到了(le)一(yī)种潜在的化合物,但并不能(néng)帮(bāng)助科学家们真正(zhèng)理解其试图治疗的疾病的(de)生化特性(xìng)。
与此同时,人(rén)工(gōng)智(zhì)能(néng)辅助药物研(yán)发还面临不少(shǎo)问题:从长远来(lái)看,人工智能设计(jì)的(de)药(yào)物与人类单独开(kāi)发的药物有何不同?谁应该制定在新药物研究(jiū)中使用人工智(zhì)能的规则?人工智(zhì)能为新药研发的优势还(hái)要在未来不断的(de)去发掘。