中國(guó)AI制藥前沿調(diào)查報(bào)告

時(shí)間:2022-03-09

來(lái)源:

導(dǎo)語(yǔ):1972年,憑借對(duì)核糖核酸酶的研究,特別是對(duì)其氨基酸序列與生物活性構(gòu)象之間聯(lián)系的研究,美國(guó)科學(xué)家Christian B. Anfinsen獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

  在50年前的那場(chǎng)頒獎(jiǎng)典禮上,Anfinsen提了一個(gè)大膽的設(shè)想:按照氨基酸的序列組成,人類(lèi)能對(duì)任何蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

  蛋白質(zhì)除了對(duì)人體的肌肉收縮、能量轉(zhuǎn)換、氧氣輸送等發(fā)揮作用,同樣也是糖尿病、帕金森、阿茨海默癥等疑難雜癥發(fā)生的原因。如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè),人類(lèi)就可以具體了解到遺傳病中每一個(gè)突變對(duì)應(yīng)的DNA具體位置,找到并解決致病根源。

  科學(xué)家夢(mèng)幻的暢想,在50年后走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

  2020年底,一個(gè)名叫AlphaFold2的AI系統(tǒng)突然出現(xiàn),基本實(shí)現(xiàn)了Anfinsen的設(shè)想,能夠預(yù)測(cè)人類(lèi)98.5%的蛋白結(jié)構(gòu)。中國(guó)科學(xué)院院士、結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、西湖大學(xué)校長(zhǎng)施一公評(píng)價(jià):AlphaFold對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)預(yù)測(cè),是人類(lèi)在21世紀(jì)取得的最重要的科學(xué)突破之一。

  數(shù)據(jù)是AI制藥的支點(diǎn)

  AI制藥已成為一股熱潮。2021年,全球AI制藥行業(yè)內(nèi)完成融資額達(dá)45.64億美元,同比上漲152%。

  憑借大量數(shù)據(jù)與算法的積累,強(qiáng)大的運(yùn)算能力,AI在提高新藥研發(fā)效率上有顯著優(yōu)勢(shì)。國(guó)際著名的風(fēng)投數(shù)據(jù)公司CB Insight測(cè)算過(guò),AI技術(shù)可以減少新藥研發(fā)流程中近40%的臨床前研究時(shí)間。

  不同AI制藥公司之間開(kāi)發(fā)效率差異大的原因,主要是數(shù)據(jù)源。目前,AI制藥公司的數(shù)據(jù)源多來(lái)自于公開(kāi)資料,如已發(fā)表的醫(yī)學(xué)文獻(xiàn),公開(kāi)的靶點(diǎn)庫(kù),藥企、科研機(jī)構(gòu)或院校的公開(kāi)數(shù)據(jù)等。AlphaFold2的數(shù)據(jù)集目前就是完全免費(fèi)開(kāi)源狀態(tài)。

  在公開(kāi)資料面前,各家AI制藥企業(yè)的起點(diǎn)差距不大。

  AI驅(qū)動(dòng)藥物發(fā)現(xiàn)公司英矽智能首席科學(xué)官任峰表示:“關(guān)鍵是如何將公開(kāi)數(shù)據(jù)整理成自己AI平臺(tái)可讀的格式,這個(gè)過(guò)程需要花費(fèi)大量時(shí)間、人力?!?/p>

  但僅憑公開(kāi)數(shù)據(jù)不足以拉開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)差距。所以各家AI制藥公司都在積極考慮建立自己的數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)?!敖⒆杂袑?shí)驗(yàn)室,自行獲得化合物代謝的穩(wěn)定性、透膜性等特征,專(zhuān)門(mén)為自己的AI平臺(tái)收集真實(shí)世界的數(shù)據(jù),是不少AI公司建造數(shù)據(jù)壁壘的一種方式。”

  與此同時(shí),腫瘤藥物的扎堆內(nèi)卷已給其他技術(shù)領(lǐng)域敲響了警鐘:合理的數(shù)據(jù)壁壘會(huì)完善數(shù)據(jù)的多樣性,不合理的數(shù)據(jù)壁壘將可能造成重復(fù)投入下的資源浪費(fèi)。

  美迪西生物創(chuàng)始人、CEO陳春麟曾表示:“隨著新藥大數(shù)據(jù)越來(lái)越豐富,如何打通不同數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系,用好這些數(shù)據(jù)來(lái)為新藥研發(fā)服務(wù),是值得思考的問(wèn)題?!?/p>

  2021年10月,15家AI領(lǐng)域相關(guān)方一起,在上海建立了“張江AI新藥研發(fā)聯(lián)盟”,聯(lián)盟希望能夠促進(jìn)行業(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)資源共享。

  解決核心問(wèn)題≠萬(wàn)能

  截至2021年底,全球有超40款A(yù)I參與研發(fā)管線(xiàn)進(jìn)入臨床,但還沒(méi)有一款藥物上市。進(jìn)展最快的BioXcel公司的BXCL501.也才剛剛進(jìn)入Ⅱ期臨床。

  國(guó)內(nèi)來(lái)看,僅一款英矽智能研發(fā)的ISM001-05于2021年12月份啟動(dòng)了人體試驗(yàn)。這是全球第一款由AI技術(shù)發(fā)現(xiàn)全新靶點(diǎn)、并由AI技術(shù)找到對(duì)應(yīng)小分子的藥物,擬用于治療特發(fā)性肺纖維化。

  當(dāng)下AI制藥企業(yè)發(fā)展面臨的最大壓力,便是還沒(méi)能完全“證明自己”。一方面,人們已經(jīng)從各種APP應(yīng)用中領(lǐng)略到大數(shù)據(jù)的全能,對(duì)AI制藥的期望在不斷攀高,對(duì)AI制藥產(chǎn)品零上市的現(xiàn)狀逐漸失去耐心;另一方面,數(shù)據(jù)壁壘正在慢慢形成,AI制藥的成本在加大。

  AI制藥企業(yè)還較為清醒,中短期來(lái)看,AI制藥只會(huì)承擔(dān)新藥開(kāi)發(fā)中的某一個(gè)部分,而不是全部。

  易凱資本合伙人、生物與醫(yī)藥科技團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張驍表示:“制藥是個(gè)系統(tǒng)性工程,包括靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、化合物篩選和確認(rèn),臨床前研究,臨床研究,申報(bào)上市等等。對(duì)于A(yíng)I制藥公司來(lái)說(shuō),當(dāng)下主要還是在化合物篩選和確認(rèn)環(huán)節(jié)賦能比較明顯?!?/p>

  目前AI制藥公司助力新藥研發(fā)主要通過(guò)三種基本模式,這也是AI制藥公司的主要商業(yè)模式:

  一是搭建AI技術(shù)平臺(tái),授權(quán)藥企使用,定期收取授權(quán)費(fèi)用;

  二是向藥企或CRO企業(yè)接單,幫助其完成研發(fā)任務(wù),如根據(jù)既定靶點(diǎn)篩選出合適的化合物;

  三是由AI制藥公司布局自研管線(xiàn),自行推動(dòng)管線(xiàn)進(jìn)展,從而實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

  第二種模式中,根據(jù)客戶(hù)提供靶點(diǎn)優(yōu)化出合適的臨床前候選藥物,是大多AI制藥公司合作的過(guò)程中要解決的核心問(wèn)題。對(duì)于這類(lèi)AI公司而言,能做的是盡可能地優(yōu)化分子,降低后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)。

  但藥物從臨床到上市還有其他考驗(yàn),臨床試驗(yàn)、申報(bào)IND等均會(huì)影響到上市進(jìn)度。因而在藥物研發(fā)中,不能單純以參與管線(xiàn)能否上市來(lái)評(píng)價(jià)AI制藥公司的優(yōu)劣。

  畢竟,客戶(hù)提供的靶點(diǎn),即使成藥了也不一定能很好治療疾病。

  晶泰科技首席科學(xué)官?gòu)埮逵顚?duì)健識(shí)局表示:這里涉及到兩方面問(wèn)題。一方面是生物學(xué)的問(wèn)題,靶點(diǎn)和病理之間的關(guān)系是否清楚。另一方面是化學(xué)問(wèn)題,即針對(duì)這個(gè)靶點(diǎn)的分子化合物是否足夠好。

  “AI制藥公司可以解決分子化合物的篩選問(wèn)題,但生物學(xué)本身的問(wèn)題,是篩選分子無(wú)法解決的。”

  CRO和互聯(lián)網(wǎng)誰(shuí)更強(qiáng)?

  幫助藥企完成化合物的篩選,這在某種程度上與CRO的工作內(nèi)容重合。AI技術(shù)完善后,CRO工作是否會(huì)被替代?

  在張驍看來(lái),AI制藥和CRO是一個(gè)雙向迭代的過(guò)程:AI制藥需要CRO的大量數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練自己的算法模型;CRO也需要AI制藥幫助更好地設(shè)計(jì)試驗(yàn)?!坝?jì)算機(jī)、人工智能機(jī)器人出現(xiàn)多久了,它們把人替代了嗎?沒(méi)有吧?!?/p>

  在多數(shù)AI制藥公司看來(lái),AI制藥技術(shù)與CRO服務(wù),不會(huì)出現(xiàn)一方完全替代另一方的情況,但未來(lái)可能會(huì)慢慢融合。

  英矽智能首席科學(xué)官任峰認(rèn)為:“主要看企業(yè)自身的定位如何。定位不同,生存規(guī)則也就不同。CRO+AI和AI+CRO,是兩回事。”

  對(duì)CRO+AI類(lèi)公司來(lái)說(shuō),服務(wù)重點(diǎn)仍舊在傳統(tǒng)的合同研發(fā)外包服務(wù),AI作為一種工具幫助他們提高了工作效率。客戶(hù)群的維護(hù),以及制藥鏈條中各環(huán)節(jié)的跑通等是他們的立足之本;

  對(duì)AI+CRO類(lèi)公司而言,企業(yè)的定位是科技公司,核心在于其算法能力。后期提供的CRO實(shí)驗(yàn)服務(wù),是為了AI預(yù)測(cè)的驗(yàn)證和落地,同時(shí)迭代自身AI模型,提高平臺(tái)的核心能力。

  AI制藥在業(yè)務(wù)上“撞衫”CRO,卻也開(kāi)啟了另一扇門(mén)。不少互聯(lián)網(wǎng)大廠(chǎng)對(duì)醫(yī)藥行業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣,加上引發(fā)世界關(guān)注的AlphaFold誕生于谷歌,更加激勵(lì)了一些頭部互聯(lián)網(wǎng)公司邁入醫(yī)藥領(lǐng)域:

  中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中,騰訊開(kāi)發(fā)的AI藥物發(fā)現(xiàn)平臺(tái)“云深智藥”已對(duì)科研人員全面開(kāi)放;華為布局了華為云EIHealth,集成了醫(yī)藥領(lǐng)域內(nèi)包含算法、AI模型等功能;阿里云與全球健康藥物研發(fā)中心合作,開(kāi)發(fā)AI藥物和大數(shù)據(jù)平臺(tái)……

  藥企在引進(jìn)AI技術(shù),而互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在用算法“做藥”。今后醫(yī)藥行業(yè)會(huì)被互聯(lián)網(wǎng)徹底改變嗎?

  張驍認(rèn)為,兩種AI制藥公司的狀態(tài)各有千秋,發(fā)展側(cè)重點(diǎn)也各不相同?;ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)入局醫(yī)藥領(lǐng)域,依托自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)建構(gòu)具有革命性的AI+藥物篩選平臺(tái),但這些平臺(tái)的效用有多少還待觀(guān)察;

  藥企的話(huà),他們的價(jià)值體現(xiàn)在管線(xiàn)的價(jià)值,包括靶點(diǎn)選擇夠不夠精準(zhǔn),制藥系統(tǒng)夠不夠強(qiáng)等。他們培養(yǎng)自身的AI團(tuán)隊(duì),主要是希望AI在藥物研發(fā)的某些環(huán)節(jié)可以提升效率,在A(yíng)I與傳統(tǒng)藥物研發(fā)流程的結(jié)合方面更加謹(jǐn)慎務(wù)實(shí)。

  “但不管哪一種,都需要做到極致?!?/p>

  想象空間大,但仍需謹(jǐn)慎

  全球來(lái)看,AI制藥行業(yè)自2014年才開(kāi)始興起,目前還沒(méi)有一款產(chǎn)品推向市場(chǎng),顯得十分稚嫩。

  稚嫩,意味著想象空間更大。眼下,除了聚焦在臨床前的藥物發(fā)現(xiàn),已有相關(guān)公司開(kāi)始探索將AI技術(shù)應(yīng)用于成本更高的臨床階段。

  臨床試驗(yàn)是新藥研發(fā)中耗時(shí)最久、資金花費(fèi)最高、最容易出問(wèn)題的環(huán)節(jié)。尤其是一些小眾疾病、罕見(jiàn)病,患者招募都成大難題。據(jù)統(tǒng)計(jì),近三分之一的Ⅲ期臨床因患者招募問(wèn)題而失敗。

  目前已有AI公司介入藥物臨床試驗(yàn)患者招募工作。它們通過(guò)將醫(yī)療記錄,醫(yī)學(xué)文獻(xiàn),患者主動(dòng)上傳的病理內(nèi)容等信息,與受試藥物信息進(jìn)行匹配,幫助實(shí)驗(yàn)主體找到合適的受試患者。如Mendel.ai公司鼓勵(lì)患者向自建平臺(tái)提交病歷,算法會(huì)將患者與合適的臨床試驗(yàn)進(jìn)行匹配。

  除此之外,還有一些公司基于已有的公開(kāi)臨床數(shù)據(jù),利用AI技術(shù)幫助實(shí)驗(yàn)者判斷臨床試驗(yàn)的成功率。比如治療某神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物,設(shè)計(jì)的臨床試驗(yàn)中僅包含10個(gè)病人,這在A(yíng)I的評(píng)估體系下將無(wú)法通過(guò)。因?yàn)閷?duì)于慢性病來(lái)說(shuō),10個(gè)病人的樣本太少了,即便試驗(yàn)成功也沒(méi)有說(shuō)服力。

  更被業(yè)內(nèi)人員期待的,是AI技術(shù)幫助預(yù)測(cè)患者反應(yīng),即通過(guò)特定的生物標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)藥效。

  Arcus Biosciences公司生物信息學(xué)家王寧曾在公開(kāi)講座中表示,患者反應(yīng)預(yù)測(cè)很有可能成為AI制藥發(fā)展的下一個(gè)方向,前提是AI技術(shù)具備成熟的預(yù)測(cè)模型。但起碼未來(lái)3年內(nèi),我們都仍將處于信息分析及建立簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)模型階段。

  這意味著前路漫長(zhǎng),如何持續(xù)長(zhǎng)跑將會(huì)是年輕的AI制藥行業(yè)需要思考的問(wèn)題。

  2021年,AI制藥公司insitro獲得4億美元融資,其首席執(zhí)行官Daphne Koller最擔(dān)心的問(wèn)題之一,就是一旦AI技術(shù)遭遇失敗,很可能會(huì)被原有的熱度所反噬,導(dǎo)致整個(gè)領(lǐng)域的停滯。

  這擔(dān)心并非毫無(wú)道理。任何一個(gè)新興事物,除了需要時(shí)間、耐心及外界的支持外,也特別需要理性的認(rèn)知。


AI
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