隨著科技的發展,人工智能技術已廣泛應用于多個醫療領域場景中。根據GlobAI Market Insight的數據,2020年全球醫療人工智能市場的規模為42億美元,預計到2027年將增長至345億美元。從各個板塊的占比來看,藥物研發是排名 第一的細分市場。
AI在藥物研發環節的應用舉例
(相關資料圖)
AI在藥物研發領域應用的典型代表之一就是DeepMind公司開發人工智能AlphaFold系統。通過使用接近 17 萬個不同蛋白質結構的數據庫以及包含未知結構的蛋白序列數據庫對 AlphaFold 進行不斷訓練、迭代,AlphaFold 系統學習到了氨基酸序列,具備了精確預測蛋白結構的能力。
2020年11月,AlphaFold 2在蛋白質結構預測大賽CASP 14中,對大部分蛋白質結構的預測與真實結構只差一個原子的寬度,達到了人類利用冷凍電鏡等復雜儀器觀察預測的水平,這是蛋白質結構預測史 無 前 例的巨大進步。
在國內,已經不少企業致力于AI在新藥篩選領域的應用,比如藥石科技構建的DELT化合物庫以及虛擬化合物庫,成都先導制藥、維亞生物分別構建的DEL編碼化合物庫、SBDD、FBDD篩選庫。
傳統的藥物篩選方式工作量巨大,耗時長,效率低下,將AI與這些藥物數據庫結合的高通量篩選技術能夠更快、更準確地縮小搜索范圍,將藥物研發人員從大量的重復性工作中解放出來,縮短新藥研發時間,降低成本,提高研發效率 。
資本追捧 熱點領域
3月開始,騰邁醫藥宣布完成3500萬美元A輪融資,由啟明創投領投,奧博資本、斯道資本、F-Prime Capital跟投。成立于2021年年底的騰邁醫藥致力于打造以計算為核心的藥物發現新模式,本輪融資將主要用于藥物發現服務平臺的精細化建設,旨在整合物理建模、人工智能與生物物理學、藥物化學和生物學等跨學科交叉應用。
除了這類初創公司以外,深耕行業數年的AI醫療企業已經紛紛走到了C、D、E輪,并在2021年迎來了IPO熱潮,科亞醫療、鷹瞳科技、推想醫療、數坤科技等相繼提交了招股書。
據不完全統計,整個2022年全球AI藥物研發相關融資事件達144起,總金額超過了62億美元,融資總額較2021年增長了47.6%,是近年來醫藥研發的熱點領域。
以OpenAI技術為代表的AI在藥物研發創造環節的應用
目前,ChatGPT 在短時間內爆火,用時兩月用戶數量已達到了1 億人次。ChatGPT是一種大型的語言模型,用于對自然語言輸入進行建模及預測,能夠回答人類的問題并進行自然對話。這類AI除了目前的搜索聊天功能之外,正逐步在藥物研發中發揮作用。
今年1月下旬,一篇發表在Nature Biotechnology上的論文顯示,由軟件服務提供商Salesforce開發的新型人工智能系統ProGen能夠從頭開始生成人工酶。
ProGen屬于類"OpenAI"的語義識別系統,Salesforce的科學家們將2.8億種不同蛋白質的氨基酸序列輸入了機器學習模型,通過學習在給定原始序列中過去氨基酸的情況,創建的ProGen新模型可以通過簡單指令創造出自然界未有的蛋白結構。
比較而言,傳統的蛋白藥物設計依賴于對天然蛋白質進行隨機的氨基酸突變及優化,Progen 的模式徹底改變了以往這種蛋白類藥物的設計過程,并能夠通過深度學習創造出與天然蛋白大部分序列均不相同的新蛋白序列,這是一種顛覆式的創新與進步。
上文提到,以AlphaFold 2為代表的AI 技術助力藥物研發可以實現藥物結構的準確預測,而以ProGen為代表的新一代OpenAI技術則可以直接模擬合成蛋白的新結構,這些新技術都將極大地擴展用于藥物研發的初始蛋白結構庫,給當前的藥物研發帶來新的技術革命。