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人工智能

AI制藥:資本狂歡還是行業巨變?

近來,AI“制藥”圈接連發生了幾件大事。賽諾菲與英國藥物研發AI技術服務提供商Exscientia達成了一筆價值331億元的AI制藥天價大單。英矽智能半年內兩次宣布發現新藥,并率先進入臨床試驗新階段。阿斯利康、默克、輝瑞、梯瓦等制藥巨頭聯合建立的AI藥物研發實驗室AION Labs宣布正式啟動。

如果說2020年是AI“制藥”爆發元年,實現了從“0”到“1”的突破,那么經過兩年的持續升溫,這個賽道已經以突飛猛進之勢走進了從“1”到“10”的新階段。多位業內專家認為,AI“制藥”重新定義制藥流程,給整個制藥行業帶來了一場巨大變革。

AI如何制藥?

對于大多數普通民眾而言,生物制藥是一個陌生的領域。電影《我不是藥神》中抗癌群體面對天價藥的無助感讓觀眾感同身受,催淚無數。通過這部電影,向來鮮為人知的制藥、產藥、售藥的產業鏈現狀逐漸浮現出來,讓大眾得以窺見其中的一些“難言之隱”。

一位從事醫藥行業的人士表示:“作為臨床醫生,我們也很無奈,有些藥價格太貴,現在還是有很多病人在吃代購藥,甚至吃原料藥粉?!倍鴮τ谥扑帍S商而言,新藥貴,貴在研發?!半p十定律”是壓在他們頭上的一座“大山”,即10年時間、10億美元,才可能成功研發出一款新藥。即使如此,大約只有10%的新藥能被批準進入臨床期,最終只有更小比例的新藥可以上市。

龐大的研發成本、漫長的研發周期、難以預估的失敗率,讓新藥研發變成一件“吃力不討好”的事情。盡管制藥公司幾十年來不斷增加投資,但投資 10 億美元得到的上市新藥數目每 9 年就減少一半,這一現象被稱作“反摩爾定律”。

通常來說,新藥物發現的過程需要先確定好某疾病的靶點,而靶點相當于“鎖”,研究人員需要在眾多藥物分子可能性中,設計和篩選最合適的分子作為“鑰匙”去解鎖?!段也皇撬幧瘛分械纳袼帯案窳行l”,其靶點就是一個融合蛋白,通過藥物小分子去抑制融合蛋白,達到控制慢性髓性白血病的發展。誰更“懂”蛋白質,誰就能找到那把破解重大疾病、研發新藥的鑰匙。

“傳統的蛋白質組學分析技術和方法,并不完全適合用來研究蛋白質系統,所缺乏的是對蛋白質進行定量數據積累的過程,以及沒有一個合適的算法?!蔽骱髮W特聘研究員、西湖歐米創始人郭天南說。

AI技術的出現,讓傳統實驗不再是唯一選項,以數據為中心的藥物發現逐漸走上舞臺?!癆I在其中的主要作用是對候選藥物分子、化合物、蛋白質的結合以及基因的作用完成機理上的模擬和計算,典型的應用場景包括虛擬藥物篩選、蛋白質結構預測等?!卑⒗镌聘咝阅苡嬎阖撠熑撕稳f青在接受《中國電子報》記者采訪時表示,“這里面涉及分子動力學、量子化學、量子色動力學等大量傳統的高性能計算應用,在利用已有的蛋白質結構進行學習、預測的過程中也引入了機器學習的算法?;旧鲜且粋€典型的 HPC(高性能計算)+AI的應用場景?!?/p>

簡而言之,以數據為基礎的人工智能醫藥研發范式本質上是通過機器自主學習數據、挖掘數據,總結歸納出專家經驗之外的藥物研發規律,從而優化藥物研發全流程的各個環節。它不僅大大提升了藥物研發效率與成功率,還有效降低了研發費用和試錯成本,讓制藥行業看到了擺脫“反摩爾定律”困境的曙光。

賽道上都有誰?

新冠肺炎疫情驅動市場對生物醫藥行業給予了前所未有的關注。據不完全統計,2021年,全球AI制藥領域共發生77起融資事件,累計融資額達45.64億美元(折合人民幣約290.73億元),相較于2020年同比增長高達152%。國內發生融資事件34起,總金額超過80億元。截至2022年第一季度,新增融資事件十余起。

晶泰科技、英矽智能、深勢科技等“年輕”公司的步伐很快,成為了資本的“寵兒”。成立于2014年的英矽智能全球首次利用AI發現了一種全新機制的用于治療特發性肺纖維化(IPF)的臨床前候選化合物,整個研發過程只花了不到18個月的時間和大約200萬美元,刷新了新藥研發的速度和最低成本記錄,目前6輪融資累積金額超3億美元。

成立于2015年的晶泰科技現已完成將近8億美元(折合人民幣約50.96億元)的融資,刷新了全球AI制藥領域融資金額紀錄,總估值超過130億元。

成立于2018年的深勢科技,首創“多尺度建模+機器學習+高性能計算”新范式,在短短18個月內完成4輪融資。團隊核心成員獲得2020年全球計算機高性能計算領域的最高獎項“戈登貝爾獎”,相關工作當選2020年中國十大科技進展和全球AI領域十大技術突破。

與此同時,傳統藥企和互聯網巨頭紛紛發力,要么投資合作,要么親自上場。例如,復星醫藥牽手英矽智能,在全球范圍內共同推進針對多個靶點的AI藥物研發。英矽智能獲得了1300萬美元的首付款及里程碑付款。這是國內迄今為止AI制藥企業收到的最大額預付款。

據業內人士透露,目前藥企和AI制藥公司多在試水階段,早期研究到臨床階段的周期越來越短,藥企對于AI的作用認知越來越清晰。盡管像復星醫藥和英矽智能這樣的大單在國內還不多見,但愿意拿出部分研發方向給AI制藥公司試水的藥企越來越多,合作金額也在逐年上升。

再看阿里云與全球健康藥物研發中心GHDDI合作開發的人工智能藥物研發和大數據平臺、騰訊發布的人工智能藥物發現平臺“云深智藥”、百度推出的螺旋槳PaddleHelix生物計算開源工具集、華為成立的醫療智能體“EIHealth”......這些巨頭的高歌猛進也推動了整個賽道快速朝著縱深方向邁進。

“阿里云高性能計算通過和生物制藥企業以及生物制藥研發機構合作,例如全球健康藥物研發中心GHDDI、深勢科技、晶泰科技、康盛環球、臻合科技等,通過搭建基于云超算的E-HPC彈性高性能計算平臺的全鏈路生命科學應用解決方案,將生命科學HPC應用和AI應用在E-HPC平臺上大規模并行部署、實現高通量并行計算和AI算法的融合?!焙稳f青表示。

“深勢科技目前聚焦在藥物設計和材料設計兩大垂直領域。其中在藥物設計領域,我們提供的是‘軟件+聯合研發’的商業模式,目前平臺軟件已經與國內外數十家學界、業界客戶達成了長期商業合作,在聯合研發方面也有十余條管線處于臨床前開發階段?!鄙顒菘萍紕撌既?、CEO孫偉杰對《中國電子報》記者說道。

據悉,這二者之間也達成了戰略合作關系?!盎ヂ摼W巨頭最大的優勢在于算力、算法和雄厚的資本,傳統藥企的‘底牌’是成熟的藥研體系與龐大的數據池,初創企業則更勇于探索試錯,能帶來全新視角和創新思維。各方之間既有競爭,也在相互成就,整體來看,AI制藥的商業模式正在逐漸清晰,生態體系也在邁向良性循環?!睂<曳治龇Q。

行業春天將至

古有神農嘗百草,今有AI技術開啟制藥行業新篇章。從概念提出發展至今,人工智能技術在生物制藥中發揮的作用,已從初期的計算機輔助藥物設計,發展到如今的人工智能藥物研發,甚至有望貫穿從藥物靶點發現到進入臨床實驗的早期藥物發現全過程。大膽想象,未來會不會有一天,AI能夠從一個輔助工具變成主導,甚至獨立擔負起藥物研發的重任?

盡管想象空間巨大,但前方也并非一片坦途。在全球范圍內,AI制藥都處于早期,距離技術成熟、真正走向市場還很遠。數據、算力、算法以及人才等都是賽道選手們不得不面對的“攔路虎”。

孫偉杰坦言:“一方面,市面上大部分AI制藥依然停留在以數據驅動的AI模型輔助藥物分子發現的階段,目前主要面臨的是數據總量稀疏和數據標準差的問題,對應比較典型的有ADME/T性質預測和分子生成等相關挑戰;另一方面,我們認為AI制藥還有另一種范式,即從物理模型驅動的AI對傳統CADD(計算輔助藥物發現)模式進行創新,最大的挑戰在于計算效率和計算精度無法兼顧的問題,比如傳統的分子動力學模擬在應對復雜的蛋白體系以及蛋白動態構象采樣方面還是力不從心?!?/p>

“未來一段時間,AI制藥依然會在數據驅動和模型驅動兩種范式下持續突破和演進?!睂O偉杰說道:“無論哪種范式的發展,本質上都要看AI或計算是否可以真正替代一部分的實驗,從而帶來效率的提升。我們相信未來三五年內強調的不會是AI制藥,而是AI成為藥物發現必要的手段、成為標配。到那個時候,大家不會再刻意強調AI制藥,而是會將其作為普遍使用的一種方法?!?/p>

與此同時,何萬青指出:“生物制藥領域遇到AI技術,很像一個蓬勃發展的‘老樹新芽’,AI制藥帶來的計算挑戰既包括基礎算法的復雜度,也包括規模、算法的創新等方面,因此使用大規模的高性能計算并行集群和GPU加速成為一種通用的首選?!彼J為,生物制藥面臨的是對整個人類醫療知識的綜合,因此云計算所特有的連通性和彈性,能夠幫助打破研發孤島,促進數據成果的復用和創新。

此外,對于AI制藥這一多學科交叉的高壁壘行業來說,人才的稀缺或許是更為根本的痛點。中科院上海藥物研究所藥物博士段宏亮直言:“對制藥和AI都理解深刻,才會知道制藥環節中哪些關鍵問題是AI擅長解決的,找到兩者的契合點,才能發現適合的業務場景?!痹谒磥?,AI制藥發展只是剛剛拉開了序幕,重量級的選手還一直處于試水階段。隨著藥物數據的逐漸積累,AI制藥將會迎來一個數據驅動的2.0時代。屆時,隨著大家逐漸消除疑慮,深度擁抱AI制藥,行業的春天也將真正到來。

責任編輯:宋婧


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