超維知藥自主開發(fā)的人工智能藥物設(shè)計算法

據(jù)美國塔弗茨藥物開發(fā)研究中心最新研究，每種新藥的研發(fā)需要28.7億美元的投入。而且藥物研發(fā)的失敗率很高，平均研制的5000種化合物中，只有5種能夠進入動物實驗階段，而這其中又只有1種藥物能夠進入臨床試驗階段。

AI技術(shù)的加持可助力研發(fā)人員更高效的鎖定解決方案，大大縮短研發(fā)周期，并降低總體成本?，F(xiàn)階段，藥物研發(fā)在人工智能的主要應(yīng)用包括靶點篩選、藥物發(fā)現(xiàn)、藥物優(yōu)化三個環(huán)節(jié)。

2019年超維知藥開始籌建，專注于利用人工智能技術(shù)助力創(chuàng)新藥研發(fā)的科技公司，其將切入點定在第一環(huán)節(jié)，即從苗頭化合物到先導(dǎo)化合物到候選化合物的篩選切入。之所以聚焦于此，創(chuàng)始人秦炳杰告訴創(chuàng)業(yè)邦，該環(huán)節(jié)技術(shù)難度較高，已經(jīng)不在依賴CADD基礎(chǔ)之上研究，做一個高壁壘且交叉學(xué)科的研究工作，將其做精是占據(jù)市場頭部的關(guān)鍵。

據(jù)動脈網(wǎng)蛋殼研究院數(shù)據(jù)，全球范圍內(nèi)有超過100家人工智能輔助藥物研發(fā)公司，國內(nèi)約有20多家，多為初創(chuàng)公司。相對于4000多家制劑生產(chǎn)企業(yè)，競爭尚不激烈。而相比以晶型篩選和預(yù)測切入的晶泰科技、新藥發(fā)現(xiàn)技術(shù)平臺智藥科技以及藥物重定向虛擬高通量篩選的燧坤智慧，除了切入的環(huán)節(jié)不同，超維知藥認為技術(shù)團隊就是其最大的優(yōu)勢。

在技術(shù)上，作為創(chuàng)始人之一的曹晨磊是人工智能算法博士，參與過多個國家重大專項，獲專利4項，就職于大唐電信期間，使公司在AI方向?qū)崿F(xiàn)了零的突破，成功研發(fā)了多款智能安全產(chǎn)品。

在他的帶領(lǐng)下，超維知藥自主開發(fā)的人工智能藥物設(shè)計算法，不同于傳統(tǒng)的CADD方式，而是以量子立場為基礎(chǔ)，在分子3D結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用深度學(xué)習(xí)算法，擬合分子作用力和構(gòu)效關(guān)系，在VAE、GAN、RL等算法框架作用下，使機器學(xué)習(xí)算法具備了完善的分子生成能力，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

此外，近20人團隊中，三分之二為技術(shù)人員，主要來自于軍科院、北郵、清華、復(fù)旦、劍橋等國內(nèi)外一流大學(xué)，其中博士占一半以上，且具備藥物化學(xué)、數(shù)學(xué)、計算化學(xué)、物理、生物等跨學(xué)科背景。

但事實上，秦炳杰說道，醫(yī)藥畢竟是個高門檻行業(yè)，“又懂人工智能又懂藥物的復(fù)合人才在國內(nèi)很少很少?！?/p>

只有靠人工智能+藥研人才的融合，但這并不簡單，“只有藥研背景+人工智能背景的人才達到深度交流才可以勝任”，秦炳杰笑說，“連曹博士開始心里也沒有多少底兒，兩個人碰撞交叉學(xué)科知識，用了3個月時間才覺得自己可以做得了這件事”。

秦炳杰自身也從事創(chuàng)新藥研究16年，他成功完成多個創(chuàng)新藥臨床前研究項目，擁有多項美國、歐洲、中國授權(quán)專利，由他深度介入算法設(shè)計，模型綜合考慮化合物30多項成藥性指標，輸出結(jié)果更準確。

僅幾個月時間，超維知藥也有了一份不錯的成績單：目前公司已經(jīng)與協(xié)和藥物所、軍科院等科研院所建立了藥研合作。同時超維知藥自主研發(fā)項目已在抗癌與自身免疫、抗病毒、神經(jīng)精神領(lǐng)域針對多個靶點發(fā)現(xiàn)一批全新結(jié)構(gòu)高活性化合物，具備極高成藥性潛力。

具體來說，針對某癌癥靶點一，3周內(nèi)篩選出一批高成藥潛力化合物，經(jīng)實際合成和測活，獲得3個全新結(jié)構(gòu)活性分子，最大活性為193nM，可作為苗頭化合物進一開發(fā)。

此外，針對某癌癥靶點二，利用RL算法模型對低活性化合物進行改造，結(jié)合ADMET預(yù)測，6周內(nèi)成功改造出全新結(jié)構(gòu)100nM高活性先導(dǎo)化合物。

秦炳杰表示，超維知藥最終志在平均一年內(nèi)推進至候選化合物，助力藥研團隊高效開發(fā)me better、best in class、fast follow、甚至first in class潛力藥物。

疫情使得人工智能藥物研發(fā)的勢頭增大，同時也有不少企業(yè)在探索新冠特效藥。超維知藥也在布局。據(jù)悉1月底，我國已經(jīng)成功分離出新冠病毒的毒株，這意味著擁有了疫苗的種子株。種子株經(jīng)過培養(yǎng)，可以變成疫苗株，然后就能夠制備疫苗。秦炳杰表示，盡管疫苗研制會比研發(fā)藥物快一些，但是長久來看還是要靠研制小分子藥。

同時，秦炳杰也表示，因為沒有病毒樣本，導(dǎo)致企業(yè)在研制新冠藥的過程中，即使找到化合物也沒有病毒樣本進行篩選，只有軍科這樣掌握樣本的才具備條件。

在這一點上，超維知藥有著得天獨厚的優(yōu)勢。據(jù)介紹，超維知藥正在和軍科院合作研究冠狀病毒特效藥。

商業(yè)模式上，超維知藥對標硅谷生物技術(shù)公司Insilico Medicine，基于一個很強的底層算法模型，商業(yè)模式類似于服務(wù)性質(zhì)，也有合作模式。

短中期（ 1~3 年）通過技術(shù)服務(wù)和項目權(quán)益實現(xiàn)收入，項目按照化合物的難易程度和數(shù)量收費。目前產(chǎn)生軍科院2個訂單，與國內(nèi)藥企達成合作，并進項項目前期調(diào)研準備工作，客單價數(shù)十萬元左右。中長期（ 3~5 年）超維知藥通過轉(zhuǎn)讓自主研發(fā)創(chuàng)新藥項目實現(xiàn)收入，同時布局自有研發(fā)管線。

據(jù)透露，超維知藥年底預(yù)計實現(xiàn)500萬營收。藥物研發(fā)需要大量資金的投入，目前超維知藥也正在尋求有醫(yī)藥背景的投資機構(gòu)。
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