諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、生物物理學(xué)家邁克爾·萊維特（Michael Levitt）教授認(rèn)為，這是人工智能制藥領(lǐng)域的里程碑進(jìn)展，人工智能技術(shù)正在引發(fā)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的革命。

 

　　從發(fā)現(xiàn)藥物新靶點(diǎn)到進(jìn)入臨床試驗(yàn)，英矽智能上海研發(fā)中心發(fā)揮了重要作用。“我們可以在世界上很多地方用人工智能設(shè)計(jì)新藥，但新藥研發(fā)實(shí)驗(yàn)首選在上海進(jìn)行，因?yàn)檫@里是生物醫(yī)藥創(chuàng)新中心。”公司創(chuàng)始人、加拿大科學(xué)家亞歷克斯·扎沃洛科夫（Alex Zhavoronkov）博士說(shuō)。

 

　　人工智能貫穿新藥研發(fā)全程

 

　　扎沃洛科夫的創(chuàng)業(yè)之路始于2013年。那時(shí)，“生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)”等深度學(xué)習(xí)技術(shù)讓人工智能在圖像、語(yǔ)音、文本識(shí)別的準(zhǔn)確性上超越了人類，這讓他有了創(chuàng)業(yè)想法——可否將這些技術(shù)應(yīng)用于新藥研發(fā)？
 

亞歷克斯·扎沃洛科夫博士

 

　　此后的國(guó)際行業(yè)趨勢(shì)證明，這次創(chuàng)業(yè)趕上了“風(fēng)口”。如今，人工智能制藥已成為一個(gè)炙手可熱的科技領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球現(xiàn)有約240家人工智能制藥企業(yè)，去年吸引了19億美元投資。今年10月，阿斯利康、默克、輝瑞等6家跨國(guó)藥企與亞馬遜、以色列生物科技基金共同建立了AION實(shí)驗(yàn)室，探索用人工智能等技術(shù)研發(fā)新藥。11月，谷歌母公司Alphabet宣布成立一家人工智能制藥公司，由帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出“阿爾法圍棋”和“阿爾法折疊”系統(tǒng)的戴密斯·哈薩比斯（Demis Hassabis）擔(dān)任首席執(zhí)行官。

 

　　在萊維特看來(lái)，英矽智能的最大特點(diǎn)是將人工智能貫穿于新藥研發(fā)全過(guò)程，而不是局限于某個(gè)環(huán)節(jié)。這家企業(yè)開(kāi)發(fā)了一個(gè)“端到端”人工智能制藥系統(tǒng)，包括靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)平臺(tái)PandaOmics、小分子化合物設(shè)計(jì)和生成平臺(tái)Chemistry42、臨床試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)平臺(tái)InClinico。

 

　　治療特發(fā)性肺纖維化的候選新藥ISM055就誕生于這個(gè)系統(tǒng)。它的作用靶點(diǎn)是全新的，由PandaOmics平臺(tái)發(fā)現(xiàn)。這個(gè)平臺(tái)通過(guò)對(duì)組學(xué)數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)池的分析，找到病人與健康人群的基因差異，再結(jié)合信號(hào)通路、科學(xué)文獻(xiàn)、意見(jiàn)領(lǐng)袖等多方面信息的綜合分析，找到靶點(diǎn)與疾病的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)某種適應(yīng)證的新靶點(diǎn)。

 

　　針對(duì)新靶點(diǎn)，Chemistry42平臺(tái)通過(guò)“生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)”等深度學(xué)習(xí)算法，設(shè)計(jì)并合成了一批小分子化合物。研發(fā)人員對(duì)這批化合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并將測(cè)試數(shù)據(jù)輸入Chemistry42。這個(gè)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)后，再合成一批更優(yōu)的化合物。就這樣，經(jīng)過(guò)數(shù)輪“設(shè)計(jì)—合成—測(cè)試—優(yōu)化”后，英矽智能確定了臨床前候選化合物。

 

英矽智能“端到端”藥物研發(fā)平臺(tái)Pharma.AI

 

　　張江藥谷吸引全球人才來(lái)滬

 

　　主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的英矽智能上海研發(fā)中心位于張江藥谷，員工超過(guò)70名，其中博士占比60%以上。在公司首席科學(xué)官任峰博士帶領(lǐng)下，上海研發(fā)中心負(fù)責(zé)將人工智能發(fā)現(xiàn)的新藥推進(jìn)到臨床試驗(yàn)階段，并建立廣泛的臨床前和臨床階段創(chuàng)新藥物管線。目前，中心已在癌癥、纖維化、免疫性疾病等領(lǐng)域建立了30多條臨床前在研管線。中心還與華東醫(yī)藥、西湖制藥、勁方醫(yī)藥等多家國(guó)內(nèi)藥企簽署了合作協(xié)議，用人工智能賦能新藥研發(fā)。

 

　　“張江藥谷有如此多的CRO（醫(yī)藥研發(fā)合同外包服務(wù)機(jī)構(gòu)），還有如此多的人才、如此充滿活力和努力工作的社群，人們專注于以最高的質(zhì)量快速交付實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這就是我們選擇落戶上海的原因。”扎沃洛科夫一連用三個(gè)“如此”，道出了上海對(duì)全球生物醫(yī)藥、生命科學(xué)人才的吸引力。據(jù)介紹，英矽智能在收集信息數(shù)據(jù)的同時(shí)，在多家CRO開(kāi)展臨床前細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，從而快速迭代人工智能系統(tǒng)。“這讓我們?cè)谘泄芫€進(jìn)展很快，唯一能滿足這種流程管理創(chuàng)新的地方就是上海。”

 

扎沃洛科夫博士與任峰博士

 

　　張江AI（人工智能）新藥研發(fā)聯(lián)盟的成立，也讓扎沃洛科夫感到欣喜。這個(gè)今年10月成立的聯(lián)盟由陳凱先、蔣華良、饒子和三位中科院院士倡議，中科院上海藥物研究所、浙江大學(xué)上海高等研究院、美迪西、英矽智能、上海翰森等單位創(chuàng)始發(fā)起，旨在以項(xiàng)目為牽引，把生物醫(yī)藥和人工智能領(lǐng)域的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)聯(lián)合在一起，開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)。借助聯(lián)盟平臺(tái)，英矽智能將在上海迎來(lái)更大發(fā)展。

 

　　如何培養(yǎng)“智藥”研發(fā)人才

 

　　根據(jù)張江AI新藥研發(fā)聯(lián)盟的構(gòu)想，到2025年，張江藥谷的“AI智藥生態(tài)”有望集聚300家活躍機(jī)構(gòu)、30個(gè)創(chuàng)新聯(lián)合體和30個(gè)賦能平臺(tái)，人工智能有望助力每年新增30條一類新藥管線。

 

　　萊維特認(rèn)為，藥物發(fā)現(xiàn)的效率近年來(lái)越來(lái)越低，需要一些舉措從根本上提升效率。“像英矽智能那樣從尋找靶點(diǎn)開(kāi)始，讓人工智能貫穿整個(gè)藥物研發(fā)過(guò)程，是一種思路。從本質(zhì)上講，人工智能可以帶來(lái)盡可能多的信息，并以一種巧妙、平衡的方式處理信息，這顯然是正確的研究方式。”

 

　　“靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的失敗率非常高，這是生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的根本挑戰(zhàn)。”扎沃洛科夫說(shuō)，“在ISM055項(xiàng)目中，我們利用‘端到端’人工智能發(fā)現(xiàn)了新的靶點(diǎn)，并在多個(gè)臨床前模型中驗(yàn)證了候選藥物的有效性和安全性。”人工智能不僅有望降低靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的失敗率，還能提高新藥研發(fā)的效率，節(jié)省研發(fā)投入。以ISM055項(xiàng)目為例，英矽智能完成從靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)到確定臨床前候選藥物這一過(guò)程，僅耗時(shí)18個(gè)月，研發(fā)投入僅260萬(wàn)美元。而傳統(tǒng)的藥物發(fā)現(xiàn)方式，完成這一過(guò)程往往要耗時(shí)4年以上，投入上億美元，還要面對(duì)高失敗率的風(fēng)險(xiǎn)。

 

ISM055項(xiàng)目研發(fā)進(jìn)程

 

　　面對(duì)已經(jīng)萌發(fā)的“人工智能+生物醫(yī)藥”革命，上海除了打造“AI智藥生態(tài)”，還要有什么作為？?jī)晌煌鈬?guó)專家都提到了人才培養(yǎng)的重要性。

 

　　作為復(fù)旦大學(xué)復(fù)雜體系多尺度研究院名譽(yù)院長(zhǎng)，萊維特今年為復(fù)旦本科生開(kāi)設(shè)了“定量生物物理學(xué)前沿導(dǎo)論”課。這門(mén)課程不設(shè)專業(yè)限制，生物、物理、化學(xué)、藥學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的學(xué)生都可學(xué)習(xí)，因?yàn)樯镂锢韺W(xué)的交叉性很強(qiáng)，人工智能制藥就屬于這個(gè)學(xué)科。萊維特建議，有更多的研究型大學(xué)為本科生開(kāi)設(shè)定量生物物理學(xué)或計(jì)算生物學(xué)課程，吸引他們今后投身這一科研領(lǐng)域。

 

　　英矽智能培養(yǎng)人才的做法，也值得上海借鑒。扎沃洛科夫介紹，公司有近70位人工智能專家，他們都是從“黑客馬拉松”競(jìng)賽中脫穎而出的高手。被公司招致麾下后，他們會(huì)接受2—3年的生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)知識(shí)培訓(xùn)，成長(zhǎng)為“人工智能+生物醫(yī)藥”復(fù)合型人才。上海要加快發(fā)展人工智能制藥技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，可借鑒這種人才培養(yǎng)模式，讓一大批信息技術(shù)“黑客”轉(zhuǎn)型為“智藥”研發(fā)人才。