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疫情过后,AI能否填补新药研发的空白?

作者:刘海涛
2020/03/31 23:35

“AI+药物研发”这一医疗AI赛道正在获得越来越多的关注,尤其是在这次疫情期间。

1月29日,阿里云也宣布向全球公共科研机构免费开放一切AI算力,以加速新冠肺炎的新药和疫苗研发;2月,工信部发布倡议书,提出要发挥人工智能的效用,优化AI算法和算力,助力病毒基因测序、疫苗/药物研发、蛋白筛选等药物研发攻关。

在药物研发领域,通过大数据处理、机器学习、深度学习等技术,AI正发挥着越来越重要的作用。

近日,AI药物研发企业晶泰科技宣布与博腾股份携手,在中美两地同时开展药物结晶技术、工艺研究开发、药物智能开发平台等方面的深度合作。

雷锋网采访到了晶泰科技CEO马健,深入解读这次合作的逻辑与前景。

药企永恒的主题

降低研发成本一直都是药企永恒不变的主题。

2018年,全球前十药企总营业额达到3000亿美元以上,其中有将近30%的资本都需要投入在药物研发中。而药物研发是一项高技术、高投入、高风险、长周期的复杂系统工程,主要分为药物发现及前期研发、临床前药学实验、工艺合成、临床试验及商业化生产五阶段。

长期以来,新药研发和临床试验大多由欧美医药企业开展,国内绝大部分企业的定位都在研发下游,以仿制和承接CMO(医药生产外包服务)为主。随着CMO市场趋于成熟,还衍生出定制生产(CDMO)、产研结合(CRO+CMO/CDMO)等多种模式。

虽然药研AI企业和制药公司的合作过去就有,但从过去的产业链条来看,人工智能在医药产业中最大的应用就在临床前研究,例如晶型预测、药物发现与设计。

此次合作方之一的博腾股份是国内一家老牌CDMO企业,主要业务和市场都在医药研发的下游生产端,这次合作将是AI技术在医药行业的进一步下沉。

马健表示,“药物生产是一个比较传统的化工产业,这个产业本身的自动化、智能化水平有待提高。我们期待晶泰科技在AI技术方面的积累,结合博腾丰富的实验经验,将有机会给药物生产与研发带来效率的提高,这是我们深入合作的重要原因。 ”

2017年,博腾股份以2600万美金收购了创新药定制研发服务机构J-STAR Research,从美国布局CRO(药物研发外包)市场。晶泰科技与J-Star同样提供药物结晶领域的研发服务,一个以计算见长,一个有丰富的实验研发能力,从计算+实验的研发模式来看,两家公司率先在美国展开合作看似是偶然,实则是必然。

马健表示:“正是与J-STAR Research公司合作的子项目成为双方扩展全方面合作的基石和跳板。之后,双方决定把子项目的合作扩展到公司级的全方面战略合作,我们在2019年底就敲定了合作意向。”

双方合作的两个诉求点

小项目的合作是布局于现在,而全方面的合作则是放眼于未来。

双方这次的合作离不开医疗行业“生产外包”大背景。

近些年,迫于新药研发成本快速上升,多家欧美药企都把药物生产环节外包到中国。与欧美国家相比,在中国进行药物生产可以把生产成本降低30%到50%,而且这一趋势还在扩大,预计到2023年,生产外包的市场渗透率将达到30%到40%。

欧美药企将生产环节外包到中国是为了降低成本,而中国CMO企业同样有降低生产成本的诉求。其中药物生产环节中最重要的组成部分就是生产工艺,对其优化的程度直接关系到整个生产的效率和成本投入。

但是,生产工艺有很多方案和参数需要进行探索,过去只能通过实验的方式不断试错,既浪费时间又浪费资本。

马健表示:“利用AI在药物筛选研究中积累的底层工具和方法,可以大大提高工艺开发和优化的效率。这也是双方决定扩大合作最直接的诉求点之一。”

此外,双方合作还有一个更大的战略意图——组成“AI+药物生产”全新研发服务模式。

作为一家CDMO企业,博腾的产业链上游有很多像强生、辉瑞、葛兰素史克、勃林格殷格翰、诺华、罗氏这样的药物研发类巨头,双方计划通过合作未来为这些企业提供AI算法与实验深度结合的研发服务,解决效率上的瓶颈问题。

此外,马健表示此次合作的另一个目的也是希望进一步打开国内药研市场。

近些年,迫于降低研发成本的考虑,欧美药企通过战略剥离的方式将业务更多的聚焦在最核心的药物研发领域,侧重于“聚焦大分子,抛弃小分子”,而小分子药物研发市场最大的承接方就是中国。

但是,国内医药行业面临的问题是长期对医药研发投入不够,真正具有创新能力的药企相对较少。马健表示,晶泰科技更大的愿景就是利用AI为国内医药研发行业赋能。

雷锋网了解到,从2019年开始,晶泰科技在国内相继建立了药物晶型与合成的综合研究实验室,为国内药企提供更完备的AI研发服务。

填补药物研发的空白

瑞德西韦是这次疫情期间的一种明星药,但是其对新冠肺炎的治疗作用并不是被AI率先发现。

《柳叶刀》报道,瑞德西韦最早是基于医生的传统经验应用到临床治疗中。

马健表示:“通过算法去做老药新用的筛选,可以跳脱传统的抗病毒药物的品类限制,在所有上市药物中更广泛地搜寻有潜力抑制新冠病毒。同时,瑞德西韦作为为埃博拉病毒设计的药物,对新冠肺炎的疗效还在临床验证当中。利用人工智能等算法,可以尝试对这些药物进行改造和剂型的优化。”

疫情爆发之后,晶泰科技也展开了诸多动作,在1月20日就成立了疫情研究专项小组,根据相似度最高的SARS病毒对新冠病毒进行同源建模,从计算的维度验证了新冠病毒较SARS更强的人际传播能力,并对病毒与人体结合位点的蛋白质残基进行分析,预测可能导致病毒传染性、致病性增强的潜在突变,为开发多肽或抗体类药物打下基础。

而关键的是,晶泰科技根据获得的新冠病毒几个关键蛋白三维结构模型,利用AI技术对数千个全球已上市药物小分子及上万个中药成分分子的老药进行筛选,共找到183个对病毒有潜在治疗效果的药物,最终将目光锁定在活性排序最靠前的38个分子,这样的研究能力相比2003年的SARS时期有了颠覆性的提升。

或许从现在的视角去看SARS时期的许多药物筛选都比较荒谬,殊不知其中存在着更大的行业内因。

马健表示:“2003年非典时期,国内医药行业几乎没有几款自主研发药,基本都是以仿制药为主,国外的新药上市缓慢,应对非典的药物筛选本身就缺少选项。”

而药物研发领域的空白其实也是人才的空白,药物筛选极大依赖个人经验。缺少核心技术人才,更无从谈起深度学习等算法的加持,高效的药物筛选难以实现。

而今天的医药行业已不可同日而语,这些进步既有技术迭代原因,也有人才回流的大背景。

当然更离不开政策的加持,近年来,中国的药品监管法规出台一系列政策与国际水平接轨,从2015年展开一致性评价、到2017年加入ICH,优胜劣汰,引导和督促整个行业的重心由数量向质量、由仿制药向创新药研发转移,为本土创新药企的崛起铺平道路。

对于疫情的发展,学者认为新冠病毒未来在秋季可能会再次爆发,而政府层面会长期重点支持和关注药物研发方向。马健表示:“政府的支持力度会空前提高,而抗冠状病毒的研究和广谱的抗病毒类药物研发,不是一个短期之内可以完成的事情。目前,晶泰科技已经申报了两个研发项目。”

这场新型冠状病毒疫情来势汹汹,对各个行业都造成了很大的影响,不仅考验企业的临场应变能力,更加速企业的洗牌。

马健表示:“疫情爆发之后,一些非新冠病毒相关的线下实验研发只能暂停,只有线上平台计算类业务还在推进,随着实验与计算互动、结合的加深,如何充分利用计算预测的优势,提高CRO等线下研发活动的效率,或将成为药物研发领域非常重要的优化方向。”雷锋网(公众号:雷锋网)

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