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疫情下,AI正在打造药物研发的新常态,加速新冠口服药研发

来源:互联网    作者:      2022年07月01日 17:48

导语:

最先在美国获准投入使用的辉瑞新冠肺炎口服药Paxlovid被WHO称为“目前为止治疗高危患者的最好选择”并在全球多个国家和地区陆续获批上市。辉瑞6月7日宣布斥资1.2亿美元来大幅增加Paxlovid在美国的产量,预计其2022年的销售额将达到预期的220亿美元。Paxlovid的成功与它突出的治疗效果和迅速的研发上市密不可分。而它的背后,有晶泰科技AI算法的加速与护航,仅用6周就完成了传统上需要数月的研发任务。

疫情之下,药物创新竞争越发白热化,AI是否已经潜移默化地创造着药物研发的新常态?在AI制药赛道持续火热的发展浪潮之下,AI制药在助力药物研发的过程中落地情况到底如何?晶泰科技作为AI制药领域的代表性企业,频频宣布药企合作与孵化的消息,动脉网与晶泰科技的两位核心团队成员进行了对话,一探AI制药赛道的发展动向。

纳入医保的新冠口服药和它背后的AI加速

Paxlovid是一款蛋白酶抑制剂,其主要成分为化合物PF-07321332,对已知可感染人类的所有冠状病毒都表现出抗病毒活性。据早前公布的II/III期临床结果显示,Paxlovid在轻至中度症状、具有重症高风险的患者中,可将住院和死亡率降低89%。今年2月,Paxlovid 获得国家药监局应急审评审批,并于3月纳入国家医保,在抗击疫情的一线发挥着重大作用。

Paxlovid有效成分PF-07321332的分子结构

据晶泰科技介绍,这款药物背后有其AI制药算法的加速。作为全球第一款获得FDA批准上市的固态口服药,在Paxlovid的研发过程中,辉瑞团队选择与晶泰科技深度合作,利用晶泰科技的AI预测算法结合实验验证,将传统上需要至少数月的研发周期缩短到6周,协助辉瑞快速确定适用于后续药物开发和生产的优势晶型。

晶泰科技首席科学官张佩宇博士介绍说,晶泰科技与辉瑞自2017年以来一直有长期战略合作,其中包括一套为辉瑞量身定制的小分子药物模拟算法平台。“辉瑞团队在探索智能化研发方法上有开放的态度和行业领先的成功经验。这使得我们的AI预测方法得以快速落地、并获得广泛的使用。”据张佩宇介绍,目前,晶泰科技已建立起一整套智能算法、自动化实验、专家经验紧密结合的“三位一体”的药物研发体系。在Paxlovid的研发合作中,正是晶泰科技的智能算法与辉瑞科学家完成的湿实验验证相互印证,结合中美两支研发专家团队对研究结果的专业解读和快速决策,共同实现了研发周期的大幅缩短,让这一新冠药物在更短的时间完成超过行业标准的详尽研究,并早日进入后续的开发步骤。

作为AI制药领域最受资本市场青睐的独角兽企业之一,晶泰科技数亿美金的总融资额全球领先,为大量AI制药企业趟出一条路。不过,揭去该公司亮丽的“吸金”外壳,是什么样的能力和特质使得众多国内外药企纷纷开启与晶泰的药物发现合作?

上千平自动化实验室为AI打破数据僵局,形成三位一体的药物研发体系

算法、算力、数据是人工智能发展的三大核心要素。晶泰科技作为最早进入AI药物发现的创新企业之一,在2018年就提出了“数字孪生”的研发体系理念——让算法世界与真实世界逐步趋近完美映射。晶泰科技宣布将通过自建实验室,自主掌握获取丰富的药物研发真实世界数据的能力,结合量子力学计算,实现实验探索与药物模拟算法的高效交互迭代,支持其算法的持续创新与升级。

最近,在动脉网等主办的VB100大会ITBT(数字化医药研发)分论坛上,张佩宇表示,晶泰科技在过去几年内建立了智能计算、自动化实验、专家经验三位一体的智能化、自动化药物研发体系。其中包括一套上千平米的自动化实验室,通过干湿实验的闭环可以显著降低实验的成本和周期,及时获取高精度的实验数据,并反馈给算法平台。

自动化药物研发实验室以机械臂提高实验效率

“目前,数据已成为人工智能药物研发的一个关键瓶颈。我们认为,自动化实验将会是这个瓶颈的解决之道,而晶泰科技很早就开始在这个领域做出布局和探索。”张佩宇介绍道,晶泰科技是业内少数已掌握独立获取实验数据、完成实验验证能力的AI制药企业,这为AI在药物研发中的切实落地与可靠交付提供了保障。晶泰科技通过自动化实验与AI的结合,可以帮助科学家跨越传统研发的一些限制,更快地摘取更好、更有难度的那些“高悬或隐藏的果实”。

“药物研发的核心是实验试错与探索,而我们在做的,就是用大量高精度的计算预测,快速完成传统研发无法实现的海量试错,在更大的化学空间完成虚拟筛选,快速聚焦最有潜力的候选分子,减少高达90%的实验需要,从而提高研发效率。而自动化实验,可以进一步降低实验的人力和时间成本,并形成算法与数据的闭环。”

今年 4 月初,晶泰科技宣布与正大天晴在高难度抗肿瘤新药的合作中取得重要进展,仅用原计划 50% 的时间就达成了重要研发里程碑。而晶泰科技,正是在智能化自动化与专家经验三位一体的药物发现平台的助力下,在疫情之下保证研发的交付。张佩宇预测,药物研发将在自动化与智能化工具的推动下,从“劳动密集型”向“计算密集型”和“自动化密集型”转变,AI制药公司有机会以有限的资源投入撬动巨大的药物研发市场。

与国内外药企签单动作不断

动脉网统计,仅2021年,晶泰就陆续官宣了包括加科思、思路迪、京新药业、勤浩医药、新格元、Geode Therapeutics、PhoreMost等16家国内外药企在内的18项药物发现相关的重磅合作和进展,涉及从肿瘤到精神类疾病、自身免疫疾病领域,从小分子创新药到大分子单抗、多肽、ADC等多个研发种类。据晶泰科技介绍,到2022年,其国内外药企客户已超过140家,自动化智能化平台正同时支持超60个新药发现项目。

晶泰科技董事长温书豪介绍,晶泰科技的合作方主要可以分为三大类——国际大药企,中国实力药企,和创新型的生物医药公司。国外的大型药企,具备丰富的研发经验和管线布局,有明确的痛点与直接的需求,并密切关注创新公司与前沿的“赋能技术(enabling technology)”的发展。搜索晶泰科技(XtalPi)的学术论文,不乏艾伯维、强生、阿斯利康等全球大药企的合作。

温书豪介绍,在与这类企业的商务合作中,订单从0到1 的过程最艰难多磨,但含金量也高。比如,晶泰科技曾花费大半年的时间,一项项地通过某国际药企严格而细致的数据安全审查。“我们的研发不涉及靶点发现的患者数据,所以只跟药物本身的研发数据打交道。这些数据来自公开数据库、合作方,和我们自己的实验与计算积累。在平台搭建之初,我们就充分考虑了信息安全,每年也会通过权威的行业审查认证。但药企的要求比认证机构更加严格。”也正是这些药企,帮助晶泰科技在早期实现了算法的打磨和平台、技术的验证。“一但获得他们的认可,对方对你的技术和团队建立起信任,再往下推进就顺利得多。”温书豪介绍,随着项目的交付和技术的验证,这些药企成为晶泰的复购客户,并逐步扩大合作规模和领域。

第二类是中国的实力药企,这些企业有强大的药物开发、生产、销售能力和经验,随着国家鼓励创新药的政策陆续出台,面临创新转型和获得新管线的机遇与压力,而AI的新药从头发现能力与他们在研发后期的优势领域高度契合,可以为这类企业从源头扩大管线的闸口;而晶泰科技的“一站式新药研发服务”让AI流程与传统研发流程顺畅地衔接——晶泰从药企拿到靶点,交付已经获得实验验证的临床前候选化合物,药企进一步完成IND与临床申报工作。

第三类则是创新生物公司。温书豪表示,目前药物研发的很多创新来自创新型生物科技公司,这包括一些学界顶级研究者对自己科研成果的转化。这些企业需要快速地完成理念验证,拿到具有说服力的里程碑数据,才能争取到资金和资源将项目继续推进,向专利和药物管线资产转化。而AI低成本、高效率,可靠交付的优势正与他们的需求不谋而合。“智能化自动化的研发工具交给有经验的专家,更能发挥出价值。我们格外注重与真正具有创新能力的biotech的合作,赋能行业的源头创新。”

利用AI赋能药物研发,创新型Biotech更有机会实现“弯道超车”

2021年10月,基于疾病模型的癌症创新靶向药研发公司希格生科(Signet Therapeutics)宣布完成天使+轮近千万美元融资,成立不到一年时间,已累计募集超亿元融资,成为新一批快速成长起来的“小而美”的创新药公司。同时宣布的还有与晶泰科技的再次合作,延续“AI药物发现+疾病模型平台”的药物研发模式,开发全新的首创新药管线。

与晶泰科技深度绑定,希格生科创始人兼首席执行官张海生博士告诉动脉网,他看中的不仅仅是AI制药的效率提升:从希格生科给定靶点,到晶泰交付首创新药的候选化合物,仅花费了半年多时间。据张海生介绍,如果利用传统的药物筛选的方法,这一过程至少要推迟一年到一年半。

一个新靶点的发现,往往能催生一批创新药研发项目进入管线。想要跑赢竞争者,更早拿到有临床潜力的分子,是越来越多药企选择AI药物发现的一大原因。然而“快”仅是一方面,“更重要的,在于AI对‘质’的提升。”张海生介绍,希格生科研究的是一款针对弥漫性胃癌的全新靶标,其结构对于传统药物发现来说有相当的挑战性。但他认为,“靶点有难度未必是一件坏事。AI不受现有小分子库的限制,能创造出de novo(全新)骨架的分子,还能提早预测和优化与临床表现相关的分子成药性质,在创新性、速度、分子表现上都有明显的优势。”

目前,由希格生科与晶泰合作开发的首款药物正准备进入IND阶段。张海生表示,面对一个新靶点,小型Biotech通常很难与实力雄厚的Big pharma实现同台竞技,而AI算法显著降低了药物发现的试错成本,让biotech凭借有限的资源也能快速达成里程碑。张海生说道,“通过双方强强合作得到的临床候选分子,在试验中展现的数据令我们感到振奋。”

AI制药领域最为“吸金”的独角兽,化身“资本”布局产业孵化

“生物医药产业没有冬天,”温书豪在希格生科的揭幕仪式上说,“战胜疾病是人类永恒的、核心的追求。”

晶泰或许是AI制药领域最“不差钱”的公司之一。丰富的资金活水,和多年积累下对医药行业敏锐的判断力,让这支备受投资人青睐的创新公司也开始“投行化”的尝试,近年来先后孵化、投资了包括济泰医药、PhoreMost、希格生科、莱芒生物、默达生物等在内的国内外一批初创Biotech,它们涉及类器官靶点发现、AI药物递送与制剂、不可成药靶点、免疫代谢开发等前沿领域,继承晶泰科技的融资能力构建起一片独具特色的创新药研发生态系统。

晶泰科技联合创始人兼董事长温书豪向动脉网介绍了晶泰投资孵化的内在逻辑:一是晶泰与众多药企合作带来一线研发经验的积累,对项目的理解和判断有更丰富的数据支撑,能够看到一般投资机构看不到的“点”。晶泰科技更加有机会通过帮助这些处在其上下游产业链中的优质的项目及早获得需要的资源,快速发展壮大。二是晶泰希望通过自身所搭建的药物研发数字化引擎来赋能真正有创新能力的Biotech快速实现成果转化,在药物研发的“死亡之谷”架起一座桥,让他们在资源有限的情况下能够专注于将科研成果快速转化为管线资产,而处在靶点发现后、临床试验前的晶泰科技,也为自己带来了更多的研发业务;三是晶泰在利用自身AI药物发现平台为项目赋能助力时,也在打磨中不断提升和拓展自己的AI平台的能力。

“晶泰所投资孵化的企业基本上都与晶泰的业务是紧密结合、高度互补的。像希格生科,通过最初的合作,我们发现,它独特的癌症疾病模型能够获得更接近人体内真实药物反应的数据,这使晶泰的AI平台在不涉及任何真实患者的前提下,对药物临床药效实现更精确的预测。我们后来决定投资希格生科,并助力它完成了后续的新一轮融资。”温书豪表示,这种“1+1>2”模式的优势很明显,可以助力晶泰打通在药物研发上更多的环节。

AI制药市场发展火热,基于产业发展的底层需求与AI技术的突破

近几年,AI制药领域发展态势十分火热,各类医药产业发展相关论坛的举行似乎都少不了“AI制药”的“身影”。在资本市场这个产业发展的风向标上,AI制药领域的“火”更表现地淋漓尽致。据动脉网不完全统计,2021年H1全球AI+制药赛道共发生33起交易,累计融资余额25.7亿美元,已然接近2020年全年融资额(27.8亿美元)。以此趋势预估,2021年AI+制药赛道融资额很大可能创新高。

对此,温书豪表示,赛道火热发展的背后,其实是产业发展的底层需求以及AI技术发展的突破。

过去这些年,大型制药巨头都在面临同一个问题——药物研发的整体回报率在不断趋近1%。另一方面,是生物医药领域的蓬勃发展,尤其是在中国。随着我国经济的快速发展、生活环境的不断变化、人们健康观念的转变以及老龄化进程的加快等因素影响,生物医药产业在国内的发展势头迅猛。无论是创新药审评审批的加速,药品上市许可持有人制度的落地,亦或是港股18A的新政、科创板的开通,从国家层面到地方政府,当前都在积极鼓励和扶持生物医药产业的发展。国内的生物医药产业要进一步升级,但研发创新药的风险大,药企亟需试错成本更低的新型解决方案。

“制药业亟需新的技术来打破目前的药物研发困境,AI有望解决这个问题,也正在解决这个问题。”温书豪说。

与产业发展的底层需求相伴的,是AI技术在近几年的突破。“谷歌推出的AlphaFold程序利用AI 技术做蛋白结构预测,其中很多新思路和新方法都会对行业上下游带来启示。放在十年前,大部分结构生物学家都会觉得利用人工智能预测蛋白质结构是不可能的,但是AI做到了,还做得非常好,”温书豪表示。

据温书豪介绍,晶泰科技的一站式AI药物发现业务已经超过拳头产品的晶型研发,称为晶泰科技的增长驱动力。

对于一些对AI制药行业的质疑,温书豪表示,“任何新事物从出现到被接受都有个过程,就像早期互联网也会有很多泡沫,但经过几轮的沉淀,互联网在找对应用场景后,最终在搜索、社交、电商几个方向出现了万亿级别的巨头公司。AI制药也是这样。它的发展不会一蹴而就,一定是有个发展过程。”

温书豪认为,AI会在药物工业中起到重要甚至是变革性的作用,从药物研发的局部优化走向全局优化。但是这需要投资人和工业界的耐心,以及工业界更开发包容的态度。

“晶泰的定位是一家AI工业平台型服务公司而不是药企,我们希望利用好自身的物理底层能力,利用好AI,利用好自动化技术,推进新药研发效率不断升级,从而催生更多的新药诞生,最终惠及患者。AI药物研发是一条难但正确的道路。生物医药本身就是一个长周期、高投入的产业。随着一个个里程碑的达成,已经有越来越多的药企认同AI的价值。Paxlovid这样由AI加速研发的药物已经走上市场。未来几年,会有一批真正由AI从头设计的新药分子陆续进入临床的终极考验。”温书豪说。


(文章为作者独立观点,不代表艾瑞网立场)
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