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近兩年來，AI藥物研發(fā)的方法逐漸向干濕實(shí)驗(yàn)結(jié)合拓展和轉(zhuǎn)變，許多AI公司已通過自建或者合作的方式開發(fā)濕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，加速藥物發(fā)現(xiàn)。一些案例整理如下。

Aima Biotech將實(shí)驗(yàn)生物學(xué)中的大規(guī)模自動(dòng)化表型篩選與人工智能mRNA圖像分析相結(jié)合，來發(fā)現(xiàn)選擇性控制mRNA翻譯的小分子藥物。

表型篩選不對(duì)化合物的作用靶點(diǎn)做出假設(shè)，而是識(shí)別在疾病模型中改變細(xì)胞表型的分子。表型篩選的挑戰(zhàn)在于了解活性化合物的作用機(jī)制。

Aima基于云的AI mRNA圖像分析軟件已經(jīng)對(duì)超過10億張mRNA翻譯過程的圖像進(jìn)行了可視化和訓(xùn)練，并建立了mRNA生物學(xué)的作用機(jī)制 (MoA)“指紋”。

化合物篩選過程中獲得的圖像，會(huì)被軟件系統(tǒng)自動(dòng)分析，以確定該化合物影響mRNA的方式是否與系統(tǒng)中作用機(jī)制指紋之一相似。在這種分析之后，系統(tǒng)會(huì)建議進(jìn)行一組小型的生物學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步測(cè)試假設(shè)，以便能夠快速確定該化合物的MoA。Aima在不到12個(gè)月的時(shí)間內(nèi)確定6種不同分子的MoA和分子靶點(diǎn)。 

Anagenex正在構(gòu)建一個(gè)定向進(jìn)化平臺(tái)，通過結(jié)合大規(guī)模并行生化實(shí)驗(yàn)和機(jī)器學(xué)習(xí)來開發(fā)新的小分子。

首先，Anagenex測(cè)試數(shù)十億個(gè)定制合成的化合物，看看哪些化合物可能調(diào)節(jié)在某些疾病中很重要的蛋白質(zhì)“靶點(diǎn)”。對(duì)于任何靶點(diǎn)，Anagenex大規(guī)模運(yùn)行數(shù)十個(gè)實(shí)驗(yàn)，生成豐富、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集。這些數(shù)據(jù)集訓(xùn)練專有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以了解哪些化合物是有前途的。最后，Anagenex使用這些機(jī)器學(xué)習(xí)模型來設(shè)計(jì)新的數(shù)百萬種化合物實(shí)驗(yàn)，合成然后測(cè)試這些化合物以重復(fù)循環(huán)。每次迭代都會(huì)改進(jìn)并讓更接近藥物。

自2020年秋季以來，Anagenex已經(jīng)建立了一個(gè)定制的平行生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，將其平行過程中的每一個(gè)步驟都小型化、自動(dòng)化、仔細(xì)測(cè)試。這意味著Anagenex可以快速生成質(zhì)量無與倫比的數(shù)據(jù)，使其ML算法對(duì)化學(xué)空間有一個(gè)前所未有的清晰視野。

Arctoris是一家以機(jī)器人技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的生物技術(shù)平臺(tái)公司。Arctoris聲稱，其開發(fā)的平臺(tái)Ulysses實(shí)現(xiàn)了無與倫比的效率、準(zhǔn)確性、可重復(fù)性，最重要的是從設(shè)計(jì)到IND的完整數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)捕獲。參見Arctoris｜用自動(dòng)化改變藥物發(fā)現(xiàn)

阿斯利康利用人工智能、自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)來加快小分子藥物發(fā)現(xiàn)的DMTA周期。

位于瑞典哥德堡的AstraZeneca iLab是阿斯利康全自動(dòng)藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的原型，通過與Molecular AI團(tuán)隊(duì)的無縫集成，將藥物發(fā)現(xiàn)的DMTA效率推向新的高度。

iLab 與阿斯利康的Molecular AI團(tuán)隊(duì)密切合作，該團(tuán)隊(duì)推動(dòng)DMTA循環(huán)的“design”和“analyse”環(huán)節(jié)，也就是“下一步做什么”和“怎么做”。該團(tuán)隊(duì)利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來幫助化學(xué)家更快地做出更好的決策。參見AstraZeneca iLab｜阿斯利康的未來全自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介

BigHat Biosciences利用機(jī)器學(xué)習(xí)和合成生物學(xué)為患者開發(fā)更安全、更有效的抗體療法。

BigHat的AI-first抗體設(shè)計(jì)平臺(tái)將高速濕實(shí)驗(yàn)室與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合。

在BigHat，每個(gè)治療項(xiàng)目都從設(shè)計(jì)規(guī)劃和在BigHat的發(fā)現(xiàn)引擎中生成的抗體開始，或者由合作伙伴提供。然后，這些初始分子在Milliner平臺(tái)上通過連續(xù)的設(shè)計(jì)-制造-測(cè)試周期被反復(fù)轉(zhuǎn)化為best-in-class的下一代療法。

2022年7月的消息稱，DeepMind將在The Francis Crick Institute建立一個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)來促進(jìn)對(duì)生物學(xué)的理解，包括蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和基因組學(xué)。

DeepMind團(tuán)隊(duì)的工作將包括構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型來理解和設(shè)計(jì)生物分子。Crick Institute的廣泛設(shè)施將允許研究人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以確認(rèn)這些設(shè)計(jì)的特性。該實(shí)驗(yàn)室還將探索基因組學(xué)領(lǐng)域的項(xiàng)目。研究人員將能夠通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試他們的模型預(yù)測(cè)的生物學(xué)假設(shè)。

此外，DeepMind正在開發(fā)機(jī)器人技術(shù)，參見DeepMind的機(jī)器人技術(shù)

2022年5月5日，DNA測(cè)序和陣列技術(shù)的全球領(lǐng)先公司Illumina和醫(yī)療投資管理公司Deerfield Management宣布建立為期五年的合作關(guān)系，應(yīng)用基因主導(dǎo)的方法發(fā)現(xiàn)和開發(fā)未滿足醫(yī)療需求的疾病的新型療法。該伙伴關(guān)系旨在利用基因組工具和遺傳知識(shí)來選擇成功概率較高的項(xiàng)目，以降低研發(fā)成本，加速尖端療法的批準(zhǔn)。

這種合作關(guān)系將Deerfield在臨床前開發(fā)方面的專長(zhǎng)與Illumina行業(yè)領(lǐng)先的基因組數(shù)據(jù)生成和基于人工智能的基因組解釋能力相結(jié)合。

2021年8月，Exscientia宣布在牛津科學(xué)園擴(kuò)建21,000平方英尺的設(shè)施，增加其技術(shù)團(tuán)隊(duì)的能力，并顯著擴(kuò)大其在結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物物理學(xué)和高通量藥理學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。與此同時(shí)，Exscientia正在牛津郡附近的米爾頓公園建造一個(gè)新的26,000平方英尺的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，專注于化學(xué)和生物學(xué)的自動(dòng)化，以加速藥物發(fā)現(xiàn)。

2022年6月，英矽智能完成6000萬美元D輪融資，所募資金部分將用于推進(jìn)正在進(jìn)行的全球化布局和既定戰(zhàn)略計(jì)劃，包括全自動(dòng)化的智能機(jī)器人藥物研發(fā)實(shí)驗(yàn)室和機(jī)器人生物數(shù)據(jù)工廠的建設(shè)，以不斷補(bǔ)充英矽智能龐大的數(shù)據(jù)資源。

Insilico Medicine智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室

迄今為止，蛋白質(zhì)療法的發(fā)現(xiàn)是高度手工的，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和執(zhí)行方面都嚴(yán)重依賴人類。

LabGenius正在創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)化的閉環(huán)系統(tǒng)，用于管理實(shí)驗(yàn)迭代以及生物實(shí)驗(yàn)和機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的決策之間的來回切換。蛋白質(zhì)被測(cè)序、智能分析、修改和重新合成，以尋找完美的蛋白質(zhì)療法。

LabGenius通過結(jié)合機(jī)器人自動(dòng)化、合成生物學(xué)和先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)，運(yùn)行了完整的設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測(cè)試-學(xué)習(xí)周期，以幫助指導(dǎo)尋找新的治療性抗體。   

Quris使用人工智能驅(qū)動(dòng)的小型化"芯片上的患者"來預(yù)測(cè)哪些候選藥物將在人體中安全發(fā)揮作用，避免臨床試驗(yàn)失敗的巨大風(fēng)險(xiǎn)和成本，也致力于消除對(duì)無效的動(dòng)物試驗(yàn)的依賴。

Quris的AI Chip-on-Chip平臺(tái)（18 項(xiàng)已授權(quán)和正在申請(qǐng)的專利）允許在微型患者芯片上自動(dòng)測(cè)試數(shù)千種藥物，而下一代納米傳感器允許連續(xù)監(jiān)測(cè)每個(gè)微型器官對(duì)這些藥物的反應(yīng)。Quris的機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法用在這個(gè)高通量系統(tǒng)中不斷生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。

Recursion通過整合生物學(xué)、化學(xué)、自動(dòng)化、機(jī)器學(xué)習(xí)和工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新來解碼生物學(xué)，以實(shí)現(xiàn)藥物發(fā)現(xiàn)的工業(yè)化。計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)在Recursion自己的濕實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，并重復(fù)進(jìn)行，從而形成一個(gè)相互促進(jìn)的學(xué)習(xí)循環(huán)。

Recursion Operating System創(chuàng)建了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，結(jié)合了專有的內(nèi)部數(shù)據(jù)生成和先進(jìn)的計(jì)算工具，以產(chǎn)生新的見解來啟動(dòng)或加速治療計(jì)劃。通過對(duì)這種方法進(jìn)行迭代，可以在系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)良性的學(xué)習(xí)循環(huán)，并在發(fā)現(xiàn)和臨床前開發(fā)的每個(gè)階段推進(jìn)計(jì)劃。

Relation開創(chuàng)了一種“ Lab-in-the-Loop”方法，在倫敦建立了綜合濕實(shí)驗(yàn)室、干實(shí)驗(yàn)室和轉(zhuǎn)化科學(xué)的循環(huán)，可以將主動(dòng)學(xué)習(xí)整合到藥物發(fā)現(xiàn)的每一步，從預(yù)測(cè)細(xì)胞狀態(tài)到驗(yàn)證新靶點(diǎn)。

Relation的技術(shù)從專有生物庫提供的真實(shí)細(xì)胞中工作，生成基因組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以直接洞察直接輸入其ML系統(tǒng)的關(guān)鍵生物學(xué)關(guān)系。然后，該平臺(tái)進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)以提高其預(yù)測(cè)能力，從而突破原本難以處理的組合空間，理解基因、蛋白質(zhì)和藥物之間的大量組合功能關(guān)系。

Seismic的IMPACT?平臺(tái)系統(tǒng)地集成了機(jī)器學(xué)習(xí)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、蛋白質(zhì)工程和轉(zhuǎn)化免疫學(xué)，以發(fā)明新的生物制劑并優(yōu)化特性，與傳統(tǒng)療法發(fā)現(xiàn)相比，效率和規(guī)模顯著提高。

Seismic通過將機(jī)器學(xué)習(xí)與生物藥物發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵要素（結(jié)構(gòu)生物學(xué)、蛋白質(zhì)工程和轉(zhuǎn)化免疫學(xué)）充分整合，來應(yīng)對(duì)生物藥發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的核心挑戰(zhàn)，從而在加速向患者提供治療的道路上創(chuàng)造出優(yōu)化療法。

IMPACT? 平臺(tái)將機(jī)器學(xué)習(xí)與蛋白質(zhì)工程、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和轉(zhuǎn)化免疫學(xué)整合到藥物發(fā)現(xiàn)過程中，并具有并行分析大量蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)修飾的獨(dú)特能力。

2022年4月27日，CRO巨頭Charles River與Valo Health聯(lián)合推出Logica，一個(gè)由人工智能驅(qū)動(dòng)的藥物解決方案。Logica結(jié)合了Valo的人工智能計(jì)算平臺(tái)和Charles River領(lǐng)先的臨床前專業(yè)知識(shí)，形成了單一集成產(chǎn)品，為客戶提供藥物發(fā)現(xiàn)服務(wù)。

Logica整合了預(yù)測(cè)模型、化學(xué)設(shè)計(jì)和合成能力、DNA編碼庫、來自Valo計(jì)算平臺(tái)的計(jì)算高通量篩選，以及Charles River在發(fā)現(xiàn)優(yōu)化的所有方面 (包括高通量篩選、藥物化學(xué)、ADME、生物學(xué)、藥理學(xué)，以及最終的安全性測(cè)試和IND提交) 的領(lǐng)先能力，首次聯(lián)合起來創(chuàng)建了一個(gè)由計(jì)算驅(qū)動(dòng)的、統(tǒng)一的靶點(diǎn)到候選藥物的服務(wù)。

晶泰科技的智能藥物研發(fā)平臺(tái)將基于云端超算數(shù)字化研發(fā)工具與先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行整合，形成高精度預(yù)測(cè)與針對(duì)性實(shí)驗(yàn)相互印證、相互指導(dǎo)的研發(fā)系統(tǒng)。近些年來，晶泰科技在智能化自動(dòng)化合成系統(tǒng)方面投入了大量資源和精力，目前已經(jīng)初具規(guī)模。

晶泰科技智能計(jì)算、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)、專家經(jīng)驗(yàn)三位一體的藥物研發(fā)體系

2022年4月19日，小分子藥物發(fā)現(xiàn)DEL技術(shù)和AI技術(shù)公司X-Chem宣布推出動(dòng)態(tài)藥物發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)XD3。

XD3將DEL篩選產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)、X-Chem人工智能平臺(tái)ArtemisAI的分析和預(yù)測(cè)能力以及其深厚的藥物化學(xué)專業(yè)知識(shí)結(jié)合起來，形成一個(gè)端到端的軟件包，旨在加速新藥的開發(fā)。

此次大會(huì)的多個(gè)演講，都將體現(xiàn)干濕結(jié)合的理念。

參考資料