Insilico Medicine因全球首次利用人工智能發(fā)現(xiàn)新機(jī)制特發(fā)性肺纖維化藥物，而在生物技術(shù)和藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域攬獲多項(xiàng)行業(yè)第一：
香港，上海2021年2月25日 /美通社/ -- Insilico Medicine在人工智能和新藥開發(fā)方面取得突破—首次將生物學(xué)和化學(xué)生成學(xué)相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)一種全新機(jī)制的用于治療特發(fā)性肺纖維化（IPF）的臨床候選新藥，并成功通過多次人類細(xì)胞和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。IPF牽涉多種疾病，影響多個(gè)器官（肺、肝和腎），這一新藥的出現(xiàn)有望解決影響全球成千上萬人的廣泛的未被滿足的醫(yī)療需求。
IPF病因至今未明，醫(yī)學(xué)界尚不清楚其發(fā)病機(jī)制，且該病多為散發(fā)，患者從出現(xiàn)癥狀到死亡，平均存活年限不超過5年。
廣泛的肺纖維化容易并發(fā)肺癌，晚期也會(huì)出現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓?，F(xiàn)用于治療IPF的藥物已在臨床使用30多年，僅對(duì)10%～30%的病人有療效?；颊咴诩膊⊥砥诳垦醑熖岣呱尜|(zhì)量，但情況不容樂觀。
Insilico Medicine創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Alex Zhavoronkov博士表示：“將正確的藥物靶點(diǎn)與正確的疾病聯(lián)系起來是藥物研發(fā)的最大挑戰(zhàn)”，“隨著今天我們實(shí)現(xiàn)第一個(gè)人工智能發(fā)現(xiàn)和科學(xué)驗(yàn)證臨床前候選藥物（PCC）的里程碑，Insilico攻克了藥物發(fā)現(xiàn)中的又一大障礙，并突破了傳統(tǒng)藥物發(fā)現(xiàn)過程中的另一瓶頸，這一過程花費(fèi)了非常少的成本和時(shí)間。”
AI改寫藥物發(fā)現(xiàn)的歷史
從靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)到臨床前候選藥物的發(fā)明，Insilico僅用時(shí)不到18個(gè)月，就實(shí)現(xiàn)了靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、分子生成和通過傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，動(dòng)物體內(nèi)IPF療效確認(rèn)及安全性評(píng)估，總成本約為180萬美元，其他纖維化疾病療效研究總成本約為80萬美元，合成和測試了不超過80個(gè)小分子化合物。
傳統(tǒng)的藥物發(fā)現(xiàn)首先是對(duì)數(shù)萬個(gè)小分子進(jìn)行測試篩選，然后進(jìn)一步合成和測試數(shù)百個(gè)分子，以便得到少數(shù)幾個(gè)適合臨床前研究的候選藥物，其中只有大約1/10的候選藥物能夠最終通過人類患者的臨床試驗(yàn)。整個(gè)過程緩慢且成本昂貴，平均耗時(shí)10年，花費(fèi)十?dāng)?shù)億美元。
另一個(gè)進(jìn)一步阻礙新藥推向市場的障礙是，整個(gè)研發(fā)過程涉及的大量研發(fā)步驟—每一階段花費(fèi)數(shù)百至數(shù)千萬美元—往往是由藥物研發(fā)行業(yè)中不同公司或不同的業(yè)務(wù)部門分散進(jìn)行的。
Zhavoronkov博士表示：“我們正在改寫藥物發(fā)現(xiàn)的歷史，成為首個(gè)、也是唯一一個(gè)以人工智能為驅(qū)動(dòng)的藥物發(fā)現(xiàn)集成系統(tǒng)的開創(chuàng)者和領(lǐng)導(dǎo)者”，“通過創(chuàng)建首個(gè)通用系統(tǒng)，將藥物開發(fā)的所有領(lǐng)域從靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、小分子化合物設(shè)計(jì)以及將來的臨床試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測聯(lián)系起來，Insilico的人工智能平臺(tái)將能夠支持藥物研發(fā)的每一階段的發(fā)展。”
AI如何發(fā)現(xiàn)新機(jī)制特發(fā)性肺纖維化藥物
Insilico Medicine從通過人工智能發(fā)現(xiàn)的20個(gè)與纖維化相關(guān)的全新潛在靶點(diǎn)開始研究，將適應(yīng)癥范圍逐步縮小到專門針對(duì)IPF的一個(gè)新靶點(diǎn)。
靶點(diǎn)確定后，Insilico通過人工智能化學(xué)生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一組新的化合物來選擇性地抑制這個(gè)新靶點(diǎn)。這些分子必須具備良好的選擇性、生物利用度、代謝穩(wěn)定性、口服給藥性質(zhì)、安全性，及藥物特有的多個(gè)優(yōu)質(zhì)屬性。這些分子最初是由公司的生成化學(xué)由NVIDIA V100 Tensor Core GPU驅(qū)動(dòng)的人工智能系統(tǒng)Chemistry42其中的基于結(jié)構(gòu)的分子設(shè)計(jì)算法產(chǎn)生的，并且顯示在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)的有效性。
這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)隨后反饋給人工智能系統(tǒng)，人工智能再次設(shè)計(jì)新一批的化合物優(yōu)化活性及成藥性，并再次驗(yàn)證。
經(jīng)過數(shù)輪設(shè)計(jì)-合成-評(píng)估-優(yōu)化-重新設(shè)計(jì)循環(huán)后，目前已經(jīng)確定了臨床前候選化合物。Insilico的臨床前候選化合物通過了公司內(nèi)部和外部纖維化疾病領(lǐng)域?qū)＜业膰?yán)格評(píng)估，已進(jìn)入臨床前研究階段。
此外，公司還通過人工智能預(yù)測此IPF新靶點(diǎn)、新分子的二期臨床試驗(yàn)成功機(jī)率很高。Insilico目前正在進(jìn)行IND申報(bào)實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)是在2022年初進(jìn)行臨床研究。
Insilico歡迎和期待與制藥公司合作，共同進(jìn)行II期后的藥物開發(fā)。
盡管圍繞新藥研發(fā)的熱門話題通常集中在何時(shí)發(fā)現(xiàn)新靶點(diǎn)或何時(shí)新藥進(jìn)入臨床試驗(yàn)，但目前最適合創(chuàng)新和對(duì)業(yè)務(wù)影響最大的領(lǐng)域是從靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)到臨床開發(fā)之間。
開創(chuàng)歷史的Insilico
2019年，Insilico開創(chuàng)了歷史，它發(fā)明并推出了一種新的用于藥物發(fā)現(xiàn)的人工智能系統(tǒng)，能夠在21天從始至終創(chuàng)造出全新的分子，花費(fèi)僅約15萬美元。由于靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的失敗率約為95%，Insilico當(dāng)時(shí)解決了該行業(yè)藥物發(fā)現(xiàn)的最大瓶頸之一。Insilico的人工智能軟件以利用現(xiàn)代人工智能技術(shù)的生成化學(xué)為驅(qū)動(dòng)，能夠快速生成具有特定性質(zhì)的新型分子結(jié)構(gòu)。
作為首家探索使用生成性對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）和生成式強(qiáng)化學(xué)習(xí)（RL）人工智能技術(shù)進(jìn)行藥物發(fā)現(xiàn)的公司，Insilico的人工智能軟件的成功是向業(yè)界展示首次成功發(fā)現(xiàn)和生成新的臨床候選化合物的科學(xué)驗(yàn)證。
Zhavoronkov博士發(fā)言表示：
“深度學(xué)習(xí)革命的巔峰可以追溯到2014年，那時(shí)由NVIDIA GPU和AI軟件加速的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)開始在圖像識(shí)別和生成性對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)方面超越人類。同年，公司成立。2016年，我們通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以從組學(xué)數(shù)據(jù)中識(shí)別新的生物靶點(diǎn)。自2017年-2019年，我們不斷證明，生成式人工智能可以發(fā)明和設(shè)計(jì)在人類細(xì)胞和動(dòng)物體內(nèi)有活性的新分子。
但是還有一個(gè)大難題—人工智能能否為一個(gè)沒有已知的抑制劑、也未在疾病中得到驗(yàn)證的新靶點(diǎn)設(shè)計(jì)出一種新的分子？現(xiàn)在，我們已經(jīng)成功地將生物學(xué)和化學(xué)結(jié)合起來，并獲得能夠作用于一個(gè)新的靶點(diǎn)的臨床前候選藥物提名，目的是將其用于人類臨床試驗(yàn)，這是一個(gè)亟待解決的、數(shù)量級(jí)更復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)更大的難題。
據(jù)我所知，這是首例人工智能成功發(fā)現(xiàn)一個(gè)新靶點(diǎn)，并設(shè)計(jì)一個(gè)能夠作用于大人群疾病適應(yīng)癥的臨床前候選新藥。這對(duì)我們來說是一個(gè)重要的里程碑。我們最終的‘登月計(jì)劃’是解決人類的衰老問題，這需要我們擁有更多更可靠的人工智能技術(shù)，幫助我們理解和調(diào)控其他慢性疾病中的人類生物學(xué)。”
此外，Insilico將獲得巨額資金支持，用于在多種新藥物靶點(diǎn)上開展藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)。公司已經(jīng)利用自主研發(fā)的Pharma.AI軟件，為制藥和生物技術(shù)公司提供靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和生成化學(xué)系統(tǒng)服務(wù)和支持。PandaOmics靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)AI系統(tǒng)可作為軟件服務(wù)提供，Chemistry42小分子生成化學(xué)平臺(tái)已于2020年9月開始在藥企用戶現(xiàn)場安裝和部署。迄今為止，全球最先進(jìn)的制藥公司已開始采用我司的Chemistry42分子生成和設(shè)計(jì)平臺(tái)，PandaOmics則在多個(gè)著名學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和制藥公司的藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)部門采用。
Insilico同時(shí)宣布，公司將繼續(xù)壯大科研隊(duì)伍，已經(jīng)在上海建立了一支由20多位資深藥物研發(fā)人員組成的團(tuán)隊(duì)，由首席科學(xué)官（CSO）任峰博士領(lǐng)導(dǎo)，他于今年2月加入Insilico。此前相繼擔(dān)任美迪西生物醫(yī)藥公司生物部和化學(xué)部高級(jí)副總裁、GSK葛蘭素史克公司化學(xué)總監(jiān)。該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)將人工智能發(fā)現(xiàn)的新藥項(xiàng)目推進(jìn)到臨床試驗(yàn)，并創(chuàng)建廣泛的臨床前/臨床藥物產(chǎn)品組合。
