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。
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。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。
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。 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。 虽然,AI制药的好处的显而易见的,不过面临的关卡也非常大。业内表示,一款新药研发到上市的周期平均时间为八年多,AI主要可以缩短周期,提高效率,降低其失败概率,但由于数据集的缺乏,这一点的实现也非常困难。 一方面,制药企业需要利用已经成功药物的数据去回溯验证模型,这个过程本身难度就比较大,需要收集足够多的数据量。 另一方面,利用算法模型进行预测,通过实验对这些结果进行验证,同时对现有的模型进一步优化,算法是他们的生命力所在。 当前,只有制药巨头纷纷进入“制药2.0”时代,例如,2018年,丹麦诺和诺德公司宣布将重组研发中心,增强AI方面竞争力,加速其严重慢性病产品管线的扩展和多样化。
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。