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AI制药里程碑:仅耗时18个月,花费200万美元,AI成功开发出新药并推进到临床前

生物世界

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(图片来源:摄图网)

作者|nagisha  来源|生物世界(ID:ibioworld)

人工智能作为一种新兴的颠覆性技术,正在逐步释放着科技革命和产业变革积蓄的巨大能量,并深刻改变了人类生产生活方式和思维方式。可以说,人工智能已然对经济发展、社会进步等方面产生重大而深远的影响。

目前,人工智能已经在手机AI、人脸语音识别、围棋等领域大显身手,并且在不断扩大其应用领域。值得注意的是,一直以来“AI+医疗”被人们寄予厚望,它可以在减轻医疗负担的同时,减少误诊漏诊的的发生。

新型药物的推出,需要经过药物发现、临床前研究、临床研究和审批上市等多阶段,这往往需要耗费十几年乃至数十年的时间,以及数十亿美元的成本,然而其失败率却高达90%以上。

近年来,人工智能被应用于制药领域,并被寄予厚望,使用人工智能在海量的数据中筛选新的治疗靶点和新药物,有望减少药物发现所需的时间和高昂成本。

近日,总部位于中国香港的国际知名AI制药公司Insilico Medicine(英矽智能)宣布,他们通过人工智能发现了治疗肺纤维化的新靶点,然后从无到有设计了一个新的药物分子来靶向这个靶点。这也是全球首次利用人工智能发现新机制特发性肺纤维化药物。

通过多次人体细胞和动物模型实验,证明人工智能研发的新药物靶点和药物分子的有效性和安全性,这一突破标志着业界首次对人工智能发现的药物进行科学验证,并将其用于新药研发,直至候选化合物的临床前研究。

且,整个研发过程只花了不到18个月的时间和大约200万美元,刷新了速度和最低成本记录,在大大加快和推进临床前开发的同时,节约了大量药物发现成本。

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简而言之,研究人员对AI建议的20个新疾病靶点进行测试,由此筛选出一个专门针对肺纤维化的靶点,然后再通过人工智能设计相应的分子药物——多达80种候选药物被设计、合成并在人类细胞和动物模型中测试。在那之后,领先的候选药物将再次通过人工智能不断进行优化。

更令人兴奋的是,整个研发过程只花了不到18个月的时间和大约200万美元。目前Insilico Medicine已经完成了候选药物的体外和体内临床前研究,并有望将这种人工智能发现的药物转化为每日一次的口服药,以此改善患者乃至普通大众的肺功能。

对此,Insilico Medicine创始人兼CEO——Alex Zhavoronkov 博士说道:“这对我们来说是一个重要的里程碑,因为我们最终目标是延缓衰老,我们需要很多可行的人工智能技术,来帮助我们理解和控制其他慢性疾病方面的人类生物学。”

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Alex Zhavoronkov 博士

实际上,这并不是Insilico Medicine公司的第一次尝试。2015年,Insilico Medicine开始了生成式对抗网络(GAN)的早期探索性实验。2017年,公司建立了多个工作GAN模型,包括指纹druGAN、SMILES的ORGAN、各种带有强化学习和LSTM的循环神经网络(RNN)架构、敏捷时间卷积网络(ACTN)和强化对抗神经计算机(RANC)。

2019年9月2日,Insilico Medicine创始人 Alex Zhavoronkov 博士及其同事在Nature Biotechnology 杂志发表题为:Deep learning enables rapid identification of potent DDR1 kinase inhibitors 的研究论文【1】。

该研究开发了一个深度生成模型——生成式张量强化学习(GENTRL),该团队使用GENTRL在21天内从30000个小分子化合物中筛选出6种DDR1(一种涉及纤维化和其他疾病的激酶靶点)的强效抑制剂,其中一种候选药物在小鼠实验中显示出良好的药代动力学。

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由此,Insilico Medicine逐渐搭建了一个一体化AI平台——集整合创新靶点、创新分子发现、及临床研究结果预测为一体。它包含3个关键组件:其一是靶点发现和多组数据分析引擎PandaOmics,其二是全新的分子设计引擎Chemistry42,其三是临床试验结果预测引擎InClinico。

不仅如此,鉴于新冠肺炎疫情在全球肆虐不停,且目前缺乏相应的特效药,Insilico Medicine公司计划利用人工智能开发治疗新冠病毒的分子药物。Alex  Zhavoronkov 表示:“在4天时间内,我们成功生成了100种候选药物。”这些药物是由独立的人工智能网络基于已知的新冠病毒分子网络设计出来的。2月初,该公司在网上公布了这些分子,供药物化学家和其他研究人员评估,并且还计划招募志愿者进行相应的临床试验。

除此之外,Insilico Medicine公司还有大约30个积极的项目,覆盖了从乳腺癌、杜氏肌营养不良症乃至脑脑肿瘤和衰老等疾病领域。目前,Insilico Medicine还与辉瑞、药明康德等医药巨头合作,拥有着广泛的发展空间。

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Insilico Medicine公司研发的人工智能可以缩减数十倍的新药研发时间和成本

新型药物的推出,需要经过药物发现、临床前研究、临床研究和审批上市等多阶段,这往往需要耗费十几年乃至数十年的时间,以及数十亿美元的成本,然而其失败率却可能高达90%以上。

毫无疑问,人工智能预测并筛选新的治疗靶点和治疗药物是一个十分有应用前景的新兴研究领域。多年来,我们一直被告知,人工智能有一天会成为加快药物发现、开发和测试的关键,这是缩短研发和试验时间的基本工具。如今,Insilico Medicine等AI制药公司正在慢慢证实这一点。

据悉,Insilico Medicine在上海组建了一个20多人的药物设计研发团队,负责将AI发现的药物推进到人体临床试验,该团队由公司新任首席科学官任峰博士领导。

参考资料:

1. https://www.nature.com/articles/s41587-019-0224-x

2. https://insilico.com/main_cn

编者按:本文转载自微信公众号:生物世界(ID:ibioworld),作者:nagisha


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