七年打造三大AI技術(shù)平臺,英矽智能何以AI“造”藥?
AI在新藥發(fā)現(xiàn)上又取得新進展。
8月4日,英矽智能(Insilico Medicine)宣布,利用其自主研發(fā)的人工智能藥物發(fā)現(xiàn)平臺,獲得了針對腎纖維化的全新臨床前候選化合物。該臨床前候選化合物在藥理和藥代動力學(xué)方面表現(xiàn)良好,在體外和體內(nèi)臨床前研究中均顯示出具有前景的結(jié)果。英矽智能正在積極將該項目推進到臨床試驗階段。
短短兩年時間里,英矽智能成為了中國首家突破靶點發(fā)現(xiàn)并擁有兩個PCC的AI制藥公司。
事實上,在2月份利用AI發(fā)現(xiàn)特發(fā)性肺纖維化(IPF)全新靶點和PCC后,英矽智能便以高達2.55億美元的C輪融資震動醫(yī)藥界,成為了AI制藥賽道的“明星”。而截至目前,其已完成總?cè)谫Y額超3億美元的數(shù)輪融資。
英矽智能由Alex Zhavoronkov于2014年在美國羅克維爾約翰霍普金斯大學(xué)新興科技中心成立。彼時,深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)在生成對抗網(wǎng)絡(luò)(GANs)和圖像識別上超越人類,不少人開始利用這一技術(shù)在化學(xué)分子生成方面進行探索。而英矽智能便是首家基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)和強化學(xué)習(xí)(RL)技術(shù),由AI驅(qū)動的端到端創(chuàng)新藥物研發(fā)公司。
目前,英矽智能將業(yè)務(wù)布局定格在傳統(tǒng)新藥研發(fā)的三大痛點——早期靶點發(fā)現(xiàn)、新分子化合物生成和臨床試驗結(jié)果預(yù)測,并自主研發(fā)了Pharma.AI軟件。該軟件包含三大AI平臺,為PandaOmics、 Chemistry42和InClinico,分別對應(yīng)上述三大痛點,IPF全新靶點和兩個PCC就是通過PandaOmics和Chemistry42所發(fā)現(xiàn)。
近期,億歐大健康專訪了英矽智能首席科學(xué)官任峰。任峰于今年2月份加入英矽智能,在此之前,他于2007年在美國哈佛大學(xué)化學(xué)系博士畢業(yè),具有十余年跨國藥企(GSK)小分子創(chuàng)新藥物研發(fā)經(jīng)歷和CRO工作經(jīng)歷。通過此次專訪,任峰向我們?nèi)娼榻B了英矽智能率先發(fā)現(xiàn)PCC背后的科學(xué)探索,商業(yè)模式的選擇以及他對AI制藥未來的期待。
七年打造三大AI技術(shù)平臺,滲透從靶點發(fā)現(xiàn)到臨床研究
2021年2月,首例完全由AI驅(qū)動發(fā)現(xiàn)的IPF新靶點以及針對該靶點設(shè)計的PCC的發(fā)現(xiàn),讓成立已有七年的英矽智能邁出了“萬里長征第一步”,并且僅歷時18個月耗資260萬美元。任峰在接受億歐大健康專訪時指出,如果用傳統(tǒng)方法,這一過程將大約需要四年半的時間,耗費幾千萬到上億美金不等。
半年后,基于特發(fā)性肺纖維化項目的成功,英矽智能再次實現(xiàn)了新突破——獲得了針對腎纖維化的全新臨床前候選化合物。
兩次新突破都得益于英矽智能自主研發(fā)的Pharma.AI軟件。其核心技術(shù)在于通過開發(fā)一系列生成對抗網(wǎng)絡(luò)和強化學(xué)習(xí)來識別蛋白質(zhì)靶點,從而生成具有特定屬性的分子結(jié)構(gòu)并合成數(shù)據(jù)。而通過該軟件,英矽智能正試圖滲透從靶點發(fā)現(xiàn)到臨床預(yù)測的每一個產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)。在英矽智能創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Alex Zhavoronkov看來,這正是英矽智能的絕對優(yōu)勢。
具體而言,Pharma.AI軟件包含三大AI平臺,分別是PandaOmics、 Chemistry42和InClinico,依次針對早期靶點發(fā)現(xiàn)、新分子化合物生成和臨床試驗預(yù)測。其中,PandaOmics減少了多組學(xué)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)和深度生物學(xué)分析引擎所需的時間,將原來的幾個月顯著減少到只需點擊幾下。而Chemistry42則可以在一周內(nèi)發(fā)現(xiàn)全新的先導(dǎo)化合物類似分子。
據(jù)悉,上述平臺包括數(shù)百個模塊,如生成式對抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GAN)、自然語言處理(NLP)引擎和統(tǒng)計組件——所有模塊均可協(xié)同工作。任峰表示,英矽智能花了近7年的時間構(gòu)建數(shù)百個AI模型(每個模型負(fù)責(zé)一項特定任務(wù)),最終集成了一個系統(tǒng)。
2019年,利用該軟件系統(tǒng),英矽智能從始至終創(chuàng)造出全新的分子僅用了21天,花費僅約15萬美元,效率大大提高。
2021年,基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)(GAN)的綜合藥物發(fā)現(xiàn)平臺,英矽智能在特發(fā)性肺纖維化項目成功后,又利用PandaOmics展開了針對腎纖維化的靶點研究,并利用Chemistry42生成了具有藥物性質(zhì)的全新化合物。當(dāng)下,前期實驗結(jié)果已表明該化合物可顯著抑制腎纖維化的發(fā)展,并調(diào)節(jié)肌成纖維細胞的激活,這是組織修復(fù)和傷口愈合的關(guān)鍵。
任峰表示,相較于傳統(tǒng)的小分子化合物的生成和優(yōu)化主要依賴藥物化學(xué)家的經(jīng)驗,如藥物化學(xué)家一般要經(jīng)歷10輪以上的優(yōu)化和設(shè)計,每一輪至少要花費1到2個月,AI則可以在五六輪之后就完成這一工作,大大縮短時間。
盡管成果疊出,但任峰也坦言AI并非萬能。他認(rèn)為,雖然AI可以設(shè)計出很好的化合物,有很多應(yīng)用,但它只是一個工具,不能代替人類做決定。并且化合物設(shè)計出來后仍需要進行傳統(tǒng)實驗進行驗證。再者,相較于人類,AI缺少了靈光一閃的智慧。
除此之外,靶點驗證也是個大難題。目前,AI發(fā)現(xiàn)的新靶點在全球范圍內(nèi)尚無新藥獲批。任峰坦言,現(xiàn)階段AI賦能新藥研發(fā),只是在某些環(huán)節(jié)上實現(xiàn)了一定的突破,但還遠遠不夠!罢麄行業(yè)的發(fā)展都處在起步階段,目前,AI做出來的小分子化合物或者大分子只有少數(shù)幾個進入臨床!
據(jù)悉,英矽智能已計劃在2022年完成針對腎纖維化新藥臨床試驗申請的研究。同樣,針對IPF的新藥亦在進行IND申報實驗,預(yù)計于2022年初進行臨床研究。
合作+自建研發(fā)管線,突破行業(yè)難題
不過,當(dāng)AI在制藥領(lǐng)域陸續(xù)出現(xiàn)新進展并被寄予厚望時,“數(shù)據(jù)問題”仍是AI制藥企業(yè)繞不過的一道坎。
在近日一場AI新藥峰會上,數(shù)據(jù)的收集和質(zhì)量問題,便是在場諸多嘉賓熱議的話題!癵arbage in, garbage out!边@是在計算機科學(xué)與信息通信技術(shù)領(lǐng)域流傳甚廣的一句話,意思是質(zhì)量不好的數(shù)據(jù)無法通過降噪等處理手段得到良性且正確的結(jié)果。目前AI制藥公司的數(shù)據(jù)大多來自于公開數(shù)據(jù)庫,質(zhì)量參差不齊。而好的數(shù)據(jù)則多掌握在各大藥企手中,難被共享。
任峰透露,數(shù)據(jù)永遠是一個問題,對于AI而言,數(shù)據(jù)量越大,準(zhǔn)確度越高,但現(xiàn)在問題不在于數(shù)據(jù)量不夠,而是數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題。自2014年成立之日起,英矽智能就有一個20多人的團隊專門在處理和過濾獲取到的數(shù)據(jù)。
截至目前,英矽智能每三個月更新一次模型,每九個月更新一次AI Pharma Pipeline,其已與150多個學(xué)術(shù)機構(gòu)和公司合作,從中獲得訓(xùn)練數(shù)據(jù)。而通過不斷的合作,英矽智能最終的目標(biāo)則是成為一家AI驅(qū)動的新藥公司。
“一方面,幫助藥企推進新藥研發(fā)進程,提高對我們的認(rèn)可度,另一方面,利用外部資源幫助英矽智能不斷優(yōu)化和證明我們的算法,這是一個相互促進的過程!比畏迦绱苏f道。
當(dāng)前,靶點發(fā)現(xiàn)和小分子化合物生成已經(jīng)是AI應(yīng)用在新藥研發(fā)中較多的場景。而基于此,PandaOmics、 Chemistry42也是當(dāng)前英矽智能推進較快的兩大平臺,并已進入商業(yè)化階段。
據(jù)英矽智能介紹,PandaOmics靶點發(fā)現(xiàn)AI系統(tǒng)可作為軟件服務(wù)提供,Chemistry42小分子生成化學(xué)平臺已于2020年9月開始在藥企用戶現(xiàn)場安裝和部署。迄今為止,不少制藥巨頭已經(jīng)采用Chemistry42分子生成和設(shè)計平臺,PandaOmics也服務(wù)于多個著名學(xué)術(shù)機構(gòu)和制藥公司的藥物靶點發(fā)現(xiàn)部門。
任峰透露,英矽智能目前的對外合作主要有三種模式:一是項目上的合作;二是授權(quán)藥企使用其軟件的模式;三是在內(nèi)部自研項目進展到一定階段后license-out。當(dāng)下,軟件授權(quán)業(yè)務(wù)是英矽智能的主要商業(yè)化路徑。不過任峰表示,從近兩年開始,已經(jīng)看到新的發(fā)展苗頭——項目合作的比重正在逐步增高。
近期,英矽智能在項目合作上便頻頻出手,先后與勁方醫(yī)藥和西湖制藥達成戰(zhàn)略合作協(xié)議。以英矽智能與勁方醫(yī)藥的合作為例,雙方將在腫瘤、免疫類疾病領(lǐng)域聚焦高度未滿足醫(yī)療需求,共同針對新靶點、難成藥靶點推進并加速創(chuàng)新藥物的研發(fā)。
這樣不斷的合作將幫助英矽智能在市場競爭格局持續(xù)站穩(wěn)腳跟。但市場不斷涌入新玩家,技術(shù)迭代加快,英矽智能也不敢掉以輕心!艾F(xiàn)我們平臺還比較先進,但如果不持續(xù)優(yōu)化,可能三五年后格局就將改寫!比畏逭f。
目前,英矽智能整合了兩種商業(yè)模式——通過自主研發(fā)的Pharma.AI平臺提供人工智能驅(qū)動的藥物發(fā)現(xiàn)服務(wù)和軟件,并自主開發(fā)臨床前和臨床項目。
其中,臨床前項目通過自有平臺尋找新的藥物靶點和新分子來實現(xiàn),目前其建立起的自研新藥管線主要以新機制特發(fā)性肺纖維化項目為代表,覆蓋癌癥免疫、纖維化和神經(jīng)系統(tǒng)領(lǐng)域等疾病。
近些年,AI制藥行業(yè)經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展,已經(jīng)邁進了新階段。在任峰看來,隨著算力的積累和算法愈發(fā)成熟, AI制藥迎來了一個蓬勃發(fā)展的時期,陸續(xù)有成功案例出現(xiàn),同時藥企對其認(rèn)可度也在提升。
而展望未來,“我認(rèn)為五年之內(nèi),應(yīng)該就會有AI輔助研發(fā)的新藥能得到批準(zhǔn)進入市場。屆時還會再掀起新一波的AI制藥熱潮!比畏逭f道。
本文來源于億歐,原創(chuàng)文章,作者:林怡齡。轉(zhuǎn)載或合作請點擊轉(zhuǎn)載說明,違規(guī)轉(zhuǎn)載法律必究。
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