AI设计疫苗横空出世,AI制药还有多远?

医药 来源:LinkDoc视界 作者:小氪

开发一款新药通常要耗时数十年,花费数十亿美元,而绝大多数新药在进入临床试验之前,就会显出“失败”的迹象。

近期,澳大利亚弗林德斯大学的研究人员宣布开发出了一种新型疫苗,它被认为是世界上首款由人工智能(AI)设计出的药物,目前正在美国进行为期12个月的试验。该疫苗的问世或将引发全球医药界巨震,一旦AI制药技术趋于成熟,那将意味着制药成本的降低、研发周期的缩短,以及药物有效性的提高。

01AI设计,全新疫苗带惊喜

虽然此前也有使用计算机“设计”的药物,但这种疫苗又更前进了一步,是由名为“萨姆”(SAM,配体搜索算法)的AI程序独立创建得来的。

领导该项目的彼得罗夫斯基(Nikolai Petrovsky)是弗林德斯大学教授,同时也是澳大利亚生物技术公司Vaxine的研究主任,他这样解释“萨姆”的工作原理:“我们必须教授AI程序一系列已知可激活人体免疫系统的化合物,以及一组不起作用的化合物,AI的工作就是对两者进行对比学习,并最终找到决定药物是否起作用的原因。然后,团队又开发了名为‘合成化学家’的程序,它能产生数万亿种不同的化学化合物,以供给给‘萨姆’学习,并筛选所有化合物,最终找到可能成为优质人类免疫药物的候选化合物。”

接下来,研究人员将“萨姆”筛选出的最佳候选化合物在实验室进行合成,并于人体血细胞上进行测试,观察它们的有效性,而其中之一就是被称作“涡轮增压器”的流感疫苗。

研究人员称与常规疫苗接种相比,新疫苗中添加的化合物,可以更好地刺激人体免疫系统,针对流感病毒形成更多抗体,从而提高了疫苗的功效。对此,彼得罗夫斯基教授认为,这证实了“萨姆”不仅能够识别出好的药物,而且还能发现效果更好的人体免疫药物。

“我们已经从动物试验中了解到,这款新疫苗对流感具有很强的防御作用,效果优于现有的疫苗。现在我们只需要在人体上证实这一点,“彼得罗夫斯基说,如果最终成功,这可能会使常规的药物研发过程缩短数十年,节省数十亿美元。

02AI驱动,开启制药2.0时代

药物靶标确定、先导化合物筛选、临床试验论证……近年来,环节复杂让新药研发成了一条“长征路”,“十年攻关+十亿美元投入”早已是新药出炉的“标配”。

德勤公司发布的研究报告显示,2017年全球前12位生物制药巨头在研发上的投资回报率仅有3.2%,处于8年来最低水平。情况更糟糕的是,成功上市一款新药的成本从2010年的11.88亿美元增加到20亿美元。

如何破解药物研发时间长、高投入、高风险、回报慢的困局?AI走入众多医药企业的视野。

例如,日本眼药巨头Santen就与科技公司twoXAR合作,利用AI技术来确定针对青光眼的候选药物。有了更少、更精确的搜索范围,研究人员可以节省数百万不等的研发成本。

2018年2月,罗氏宣布拟以19亿美元收购肿瘤大数据公司Flatiron Health。时隔4个月后,罗氏又与癌症基因检测公司Foundation Medicine达成并购协议。对此,罗氏给出这样的解释:“此次并购是我们公司面向未来个性化医疗战略的重要一步。规范的真实世界数据源和建模能力,对于加快癌症治疗技术和新药的研发至关重要。”

“基于医疗大数据和AI看药品的临床表现,以进行临床试验设计和更多适应症开发的能力,可以提高新药研发设计的确定性。”零氪科技创始人兼CEO张天泽分析道。

世界制药巨头抢先进入AI驱动的“制药2.0”时代。拉斯克基础医学研究奖获得者、美国国家科学院院士罗纳德·韦尔表示,在目前阶段,AI已经参与到药物研发中,但只是起辅助作用,主要是对药物结构、疾病病理生理机制、现有药物的功效、显微镜下的样本观察等结果进行快速分析,提升新药发现的效率,进而辅助靶点药物研发、候选药物挖掘、化合物筛选、药物晶型预测等。

03AI制药,多重障碍待跨越

若想AI充分发挥其在药物研发上的潜能,仍有诸多障碍需要跨越。

业内人士指出,每个企业对数据的定义不同,以往数据通常保存在孤岛中,并且跨越多个组织。北卡罗来纳大学研究机器学习的助理教授Olexandr Isayev指出,即使在同一机构内,不同的数据集可能是碎片化的,而且存储方式并不兼容,使得机器理解识别数据变得很困难,而让数据变得协调兼容需要付出卓绝的努力。

虽然,许多医药公司都在着手进行“数字化转型”,但摆在他们面前的最大问题是,几乎所有数据还是以过时的方式被持续收集,想要从这些数据中获取额外价值,几乎是不可能的。

这其实就是健康和制药领域数据库所面临的一个核心问题,不仅阻碍了人工智能的发展,同时也限制了对机构内部数据的深层次的理解——即便想要从现有数据挖掘出新的价值,也会遭遇挑战。

此外,药物批准过程也是一大难关,因为药物批准需要动物和人体实验数据,这也使得短期内在药物研发上计算机不可能彻底取代科学家。

据财新健康报道,FDA药物评估和研究中心新药部门副主任Peter Stein表示,FDA鼓励药企“在研发安全有效的小分子药物方面提升效率”,但是他补充说,FDA有关临床试验和药物批准流程的标准“不会因特别的研发策略而有所不同”。

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来源:LinkDoc视界   作者:小氪

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