?AI正在成為生命科學(xué)爆發(fā)與裂變的技術(shù)支點(diǎn)

12 月 10 日 - 11 日，由浙江省委人才辦、紹興市委市政府、《麻省理工科技評(píng)論》主辦的全球青年科技領(lǐng)袖峰會(huì)暨《麻省理工科技評(píng)論》中國(guó) “35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人” 頒獎(jiǎng)典禮在紹興上虞舉行，“35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人” 2020 年中國(guó)榜單正式發(fā)布。 會(huì)上， 晶泰科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CEO 馬健發(fā)表了《AI 賦能新藥研發(fā)》的主題演講。 他認(rèn)為，過(guò)去很多年，AI 藥物研發(fā)公司普遍分布在從機(jī)理研究、藥物設(shè)計(jì)乃至到臨床研究，現(xiàn)在正從局部?jī)?yōu)化逐漸走向全局優(yōu)化，AI 將為新藥研發(fā)帶來(lái)一個(gè)全新的加速過(guò)程。在藥物研發(fā)領(lǐng)域，AI 技術(shù)的下一塊拼圖在于數(shù)據(jù)，挖掘已有的數(shù)據(jù)很重要，但是更重要的是提高數(shù)據(jù)產(chǎn)生能力。 ????

他表示：“生命科學(xué)研究醫(yī)藥是與時(shí)間的賽跑，而人工智能就是下一個(gè)時(shí)代，生命科學(xué)爆發(fā)的一個(gè)外源動(dòng)力?！? 根據(jù)《中國(guó)發(fā)展報(bào)告 2020》，2050年時(shí)中國(guó)將擁有 3.8 億 65 歲以上的人口，占國(guó)家總?cè)丝诒壤_(dá)到 27.9%，這樣老齡化的發(fā)展會(huì)給生物醫(yī)藥帶來(lái)非常大的需求。2018 年有一部電影叫《我不是藥神》，其描述了用藥難的問(wèn)題。事實(shí)上，目前很多創(chuàng)新藥物未能滿足臨床需求。很多人說(shuō) 2020 年是生物醫(yī)藥的元年，這是因?yàn)橐咔榻o我們提出非常多的新命題。 如何在最短的時(shí)間內(nèi)跨過(guò)重重障礙開(kāi)發(fā)出新的藥物來(lái)？對(duì)生命科學(xué)技術(shù)來(lái)說(shuō)，生物醫(yī)藥研發(fā)不僅是商業(yè)行為和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，也是很大的社會(huì)問(wèn)題。

馬健介紹，過(guò)去這些年藥物研發(fā)的整體回報(bào)率在不斷下降，新藥物越來(lái)越難被發(fā)現(xiàn)，越來(lái)越難被認(rèn)可，同時(shí)還要面臨重重安全、有效等等關(guān)鍵指標(biāo)的挑戰(zhàn)，有很多疾病到現(xiàn)在都沒(méi)有合適的藥物，還有很多疑難雜癥迄今尚無(wú)有效治療方法。 為什么這么難？藥物研發(fā)一般是從早期機(jī)理靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，然后到臨床前研究，再進(jìn)入人體的臨床研究。其中面臨著 “三高一長(zhǎng)” 的特性：高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高回報(bào)、周期長(zhǎng)?；诮y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)講，一款創(chuàng)新藥物從最早研究的發(fā)現(xiàn)階段開(kāi)始走到臨床，需要十年和二十六億美金，不僅耗資巨大，而且時(shí)間非常漫長(zhǎng)。 藥物分子設(shè)計(jì)就像千軍萬(wàn)馬過(guò)獨(dú)木橋，從最開(kāi)始大量的候選化合物，經(jīng)過(guò)層層遴選后，很多化合物最后失敗在藥物安全性和藥效上。真正能夠走到最后上市的藥物，其實(shí) FDA 每年最多批準(zhǔn)三十幾個(gè)藥，但是全球藥物研發(fā)卻有大量的活動(dòng)。

“藥物研發(fā)過(guò)程非常復(fù)雜，比如發(fā)現(xiàn)了一個(gè)疾病的致病基因，這個(gè)基因表達(dá)一個(gè)蛋白，蛋白就像一把鎖，這個(gè)鎖有一個(gè)鎖眼。藥物發(fā)現(xiàn)就相當(dāng)于找一把鑰匙，這把鑰匙正好能打開(kāi)這把鎖，可以調(diào)控機(jī)理治療疾病。當(dāng)然，這是一種非常美好和形象的比方。在我們實(shí)際做研究和藥物發(fā)現(xiàn)的過(guò)程當(dāng)中，真實(shí)的感覺(jué)卻更像另一部電影《諜中諜》。有時(shí)候就像是一個(gè)看上去不可能完成的任務(wù)?！?馬健打了個(gè)比方。 即便科學(xué)家設(shè)計(jì)出了一把 “鑰匙”，它完成了最后一步在細(xì)胞內(nèi)蛋白層面的操作，但是新藥進(jìn)入人體內(nèi)，經(jīng)過(guò)器官、血液、吸收、穿透細(xì)胞膜，卻需要一個(gè) “特工” 帶著這把鑰匙潛入敵人的大樓通過(guò)重重關(guān)卡，最終才能抵達(dá)病灶的終點(diǎn)。 所以，藥物的發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)不是只設(shè)計(jì)一把” 鑰匙” 那么簡(jiǎn)單，我們需要開(kāi)發(fā)一個(gè)具備完善能力的分子才能夠有效去解決這樣的疾病。這個(gè)過(guò)程通常用物理和數(shù)學(xué)的方式層層進(jìn)行篩選，從而多階段、多目標(biāo)地優(yōu)化問(wèn)題，在面臨這樣問(wèn)題的時(shí)候，我們自然會(huì)想到，是否有更多的源頭創(chuàng)新的技術(shù)，能幫科學(xué)家們找到更多好的候選化合物，以及更好地優(yōu)化指標(biāo)并把藥物快速設(shè)計(jì)出來(lái)。 這便是 AI 技術(shù)過(guò)去幾年在醫(yī)藥研發(fā)領(lǐng)域越來(lái)越關(guān)鍵的原因，就像當(dāng)年 AlphaGo 在圍棋領(lǐng)域戰(zhàn)勝人類(lèi)冠軍一樣，最近谷歌新推出的 AlphaFold 程序利用 AI 技術(shù)做蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，其實(shí)很多新思想和新方法也會(huì)對(duì)行業(yè)上下游有更多啟示。

AI 在藥物研發(fā)中，很多時(shí)候扮演的角色是幫助科學(xué)家去廣泛探索化學(xué)空間，精確找到可以成藥的分子。 比如類(lèi)藥的化合物空間是一個(gè)非常龐大的數(shù)字 ——10 的 60 次方，這么大的化學(xué)空間中這么多可能的分子當(dāng)中，要找到最后可能會(huì)治療疾病的藥物，人的智力可觸達(dá)的空間非常有限。科學(xué)家需要從分子的產(chǎn)生和分子搜索，再到計(jì)算化學(xué)和物理手段把分子的活性和選擇性相關(guān)藥效的屬性描述出來(lái)，之后再通過(guò)自動(dòng)化高通量的方法合成和測(cè)試完成這樣的過(guò)程，來(lái)加速藥物發(fā)現(xiàn)。 “晶泰科技過(guò)去幾年一直致力于做藥物創(chuàng)新和 AI 賦能，在我們的實(shí)際工作中，跟藥企的合作和孵化創(chuàng)新藥物的過(guò)程都經(jīng)過(guò)了這樣的過(guò)程，我們的工作更像是藥物研發(fā)專(zhuān)家手里的升級(jí)武器，一個(gè)思想的放大器，專(zhuān)家給我們一個(gè) idea，我們通過(guò) AI 技術(shù)可以給你一千個(gè)、一萬(wàn)個(gè)或是在新范圍內(nèi)找到更好的 idea，這樣就能完成思想的跨越，打開(kāi)想象的空間?！?馬健說(shuō)道。 目前，通過(guò) AI 和量子物理算法，晶泰科技可以實(shí)現(xiàn)對(duì)類(lèi)藥化學(xué)空間的全局探索，在更廣闊的化學(xué)空間中尋找全新的藥物分子。同時(shí)，在 AI 的協(xié)同下，對(duì)于可成藥分子的毒性、選擇性等關(guān)鍵性質(zhì)進(jìn)行綜合打分，快速收斂。可以將發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的速度從 12 個(gè)月提升到 3 個(gè)月，藥物發(fā)現(xiàn)的合成分子數(shù)量從上千降到 200 以內(nèi)。其晶型預(yù)測(cè)的效率更是驚人，僅用 14 天便能得到常規(guī)研究方法需要 1 年時(shí)間才能獲得的結(jié)果。

馬健表示，人工智能相當(dāng)于給藥物化學(xué)家插上了想象力的翅膀，比如要設(shè)計(jì)一個(gè)分子，構(gòu)造新的化合物，AI 其實(shí)起到了放大器的作用，給科學(xué)家提供新的工具，工具非常重要，工具決定生產(chǎn)力，也決定生產(chǎn)關(guān)系。藥物研發(fā)當(dāng)中的生產(chǎn)關(guān)系即是研發(fā)策略，AI 技術(shù)把一些瓶頸解決之后重組很多新的研發(fā)策略，能讓結(jié)果變得更加優(yōu)化。 而 AI 制藥未來(lái)下一個(gè)拼圖會(huì)是什么？他認(rèn)為最重要的還是數(shù)據(jù)問(wèn)題。AI 有數(shù)據(jù)和訓(xùn)練集，挖掘已有的數(shù)據(jù)很重要，但更重要的是提高產(chǎn)生數(shù)據(jù)的能力。

藥物的發(fā)現(xiàn)從最微觀的分子蛋白、到細(xì)胞、再到動(dòng)物，整個(gè)過(guò)程就是一步一步建立生物和生命體相互認(rèn)知的過(guò)程，AI 發(fā)揮的主要作用目前來(lái)講是在比較早期的階段，這個(gè)階段可以視作物理建模區(qū)，這個(gè)尺度下很多的相互作用和要素比較簡(jiǎn)單，可以通過(guò)大量精確的物理學(xué)模擬獲得虛擬數(shù)據(jù)。通過(guò)虛擬數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，有針對(duì)性地提升 AI 的表現(xiàn)。 但是到了后面，更多要依賴(lài)于直接去探索自然界的實(shí)驗(yàn)和人的經(jīng)驗(yàn)，靠底層物理學(xué)的建模，不可能做好或較好完成這件事。因?yàn)椋瑥姆肿拥饺耸且粭l線，每一兩個(gè)點(diǎn)之間都有尺度的鴻溝，所以要思考在這個(gè)地方該用什么樣的方式來(lái)提升 AI 要表現(xiàn)的能力。

AI 藥物發(fā)現(xiàn)不是單純的算法問(wèn)題，傳統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)工作更多基于過(guò)去人的腦力活動(dòng)研究一種條件來(lái)進(jìn)行，受限于實(shí)驗(yàn)條件和物理規(guī)律，但是接下來(lái)科學(xué)家們需要更加豐富的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，打造更加強(qiáng)大的 AI 大腦，為它提供豐富更多標(biāo)準(zhǔn)化和高通量的數(shù)據(jù)。 馬健最后總結(jié)，AI 賦能藥物研發(fā)自動(dòng)化、智能化是一個(gè)非常重要的建設(shè)工作，也是一個(gè)新的基建過(guò)程。過(guò)去這些年 AI 藥物研發(fā)公司，分布在從機(jī)理研究藥物設(shè)計(jì)乃至到臨床研究，現(xiàn)在正從局部?jī)?yōu)化逐漸走向全局優(yōu)化，希望AI助力新藥研發(fā)帶來(lái)一個(gè)全新的加速過(guò)程。 晶泰科技在項(xiàng)目實(shí)踐中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 1年左右將新藥研發(fā)項(xiàng)目推進(jìn)至 PCC 階段，基本集成了以人工智能為核心的一站式藥物發(fā)現(xiàn)能力。晶型預(yù)測(cè)的效率更是突破性地提升，將項(xiàng)目研發(fā)周期縮短至14 天。在研究準(zhǔn)確度更高，結(jié)果更具理論依據(jù)的基礎(chǔ)上，晶泰科技的研發(fā)模式大幅提升藥物研發(fā)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的效率。這些真實(shí)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，展示出人工智能技術(shù)有望成為生命科學(xué)爆發(fā)與裂變的技術(shù)支點(diǎn)，創(chuàng)造出更好的“新藥神”。 -End-

原文標(biāo)題：晶泰科技CEO馬?。篈I正在成為生命科學(xué)爆發(fā)與裂變的技術(shù)支點(diǎn)

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