計算機輔助藥物發(fā)現(xiàn)（computer-aided drug discovery，CADD）以“AI藥物發(fā)現(xiàn)”之名換代升級、熱潮又起。距離上一次對計算機高漲的熱情已經(jīng)過去快40年了，但目前AI藥物發(fā)現(xiàn)的進(jìn)展依舊緩慢。人工智能的擁護(hù)者們在這一次AI浪潮中又將為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)帶來些什么？

“機器學(xué)習(xí)算法的突破、計算能力的指數(shù)級增長、DNA測序以及DNA合成的加速發(fā)展，使我們能夠以前所未有的速度從生物學(xué)中學(xué)習(xí)?！眹H知名醫(yī)療風(fēng)投機構(gòu)Flagship Pioneering（以下簡稱“FP”）的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Noubar Afeyan曾在接受外媒采訪時說。FP用20年時間躋身國際知名醫(yī)療風(fēng)投機構(gòu)之列，與普通風(fēng)投不同的是，F(xiàn)P采取以假說驅(qū)動的創(chuàng)新手段，一手孵化了包括Moderna在內(nèi)的超過100家初創(chuàng)公司，投資總額超過 340 億美元。

就在近期，F(xiàn)P又接連推出兩家自己孵化的AI藥物研發(fā)公司，一家名為Valo Health（以下簡稱“Valo”），這是一家想利用機器學(xué)習(xí)、云計算和大數(shù)據(jù)實現(xiàn)藥物發(fā)現(xiàn)的初創(chuàng)公司。而在不到兩周前，F(xiàn)P剛剛推出另一家AI藥物研發(fā)公司Generate Biomedicines（以下簡稱Generate），專注于多種疾病的藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)。

而此次推出的兩家公司也并不是最新成立的，只是在最近才開始“拋頭露面”。FP為何踩在這個時間點？兩家公司有何不同？FP在AI藥物研發(fā)領(lǐng)域正在打著什么算盤？生輝帶著問題采訪了FP的合伙人David Berry、FP的高級顧問Jason Pontin。

David Berry是Valo的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官，他自2005年以來就擔(dān)任FP的合伙人，已創(chuàng)立了超過25家公司，并被《麻省理工科技評論》評選為“TR35年度創(chuàng)新者”。

Jason Potin是FP的高級顧問，他在2004-2017年間擔(dān)任《麻省理工科技評論》的首席執(zhí)行官、總編輯和出版商，加入《麻省理工科技評論》之前，他曾任全球知名投資風(fēng)向雜志《紅鯡魚》的編輯，《紅鯡魚》在投資界有“硅谷圣經(jīng)”之稱。Jason是麻省理工（MIT）開放式創(chuàng)新平臺Solve的創(chuàng)始人，也是MIT企業(yè)論壇的主席。

David Berry表示：“這兩家公司在實質(zhì)、階段和愿景方面截然不同。Valo是一家完全整合的藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)公司，包括靶點、分子發(fā)現(xiàn)和臨床開發(fā)，而Generate是一家專注于蛋白質(zhì)的藥物開發(fā)公司?！?/span>

“Valo專注于打造一個完整的小分子藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)平臺，Generate則專注于開發(fā)具有治療作用的新型蛋白質(zhì)：化學(xué)物質(zhì)與大分子?！盝ason Potin告訴生輝。

小分子和大分子藥物兩手抓

Valo由David Berry等人在2019年初創(chuàng)辦，目的是想要改變藥物的開發(fā)方式，以便能夠用更快和更有效的方式治療疾病。Valo主要關(guān)注心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病和腫瘤領(lǐng)域。

David Berry介紹說：“Valo擁有100多人的團(tuán)隊，他們讓完全集成的平臺變?yōu)楝F(xiàn)實，Opal ComputationalPlatformTM平臺可以利用人類數(shù)據(jù)，讓藥物開發(fā)變得更快速、更高效和更便宜（而不是該行業(yè)過去使用過的替代品--小鼠和細(xì)胞）。我們在建造和使用該平臺方面都取得了很大的進(jìn)步?！?/p>

2019-2020年，Valo先后收購了AI制藥公司Numerate和生物制藥商FORMA Therapeutics的一些資產(chǎn)，包括兩個早期發(fā)現(xiàn)實驗室和R&D庫等，這些資產(chǎn)也進(jìn)一步幫助Valo的Opal Computational PlatformTM平臺和Numerate的計算模型的結(jié)合進(jìn)一步增強。

“制藥業(yè)已經(jīng)成熟，可以進(jìn)行顛覆。使用人類數(shù)據(jù)是Valo的核心，也是優(yōu)勢，我們可以設(shè)計出更高的可信度，更低的成本，更快的藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)過程，從而有可能向患者提供更多更好的藥物。”David Berry說道。

另一家公司Gnenrate由Avak Kahvejian和Geoffrey von Maltzahn在2018年聯(lián)合創(chuàng)立，是FP將兩個在研項目合并后成立的新公司，目的是開發(fā)具有治療作用的新型蛋白質(zhì)。Avak 是生命科學(xué)的發(fā)明家、企業(yè)家和首席執(zhí)行官。自2011年以來，他一直是FP的合伙人。Geoffrey 于2009年加入FP，并擔(dān)任普通合伙人。他是醫(yī)療保健和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域多家突破性公司的發(fā)明家、企業(yè)家、首席執(zhí)行官和共同創(chuàng)始人。

其中一個項目是由Avak 領(lǐng)導(dǎo)的，該項目發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的折疊需要三級結(jié)構(gòu)基序，這一發(fā)現(xiàn)可以讓研究人員設(shè)計出能夠折疊并具有功能的新型蛋白質(zhì)。另一個項目是由FP的投資總監(jiān)Molly Gibson和Geoffrey合作，他們測試了機器學(xué)習(xí)在自然語言處理和圖像處理等領(lǐng)域取得的進(jìn)步是否可以應(yīng)用到蛋白質(zhì)的氨基酸序列中。2018年，研究人員發(fā)現(xiàn)這兩個項目具有相同的目標(biāo)—建立用于創(chuàng)建蛋白質(zhì)藥物的開發(fā)平臺。“這兩個項目分別聚焦于結(jié)構(gòu)基序和序列，我們認(rèn)為兩者結(jié)合后能讓我們做的更快、更大?！盙eoffrey表示。

Generate的Generative Biology（以下簡稱Biology）平臺可以利用已知的蛋白質(zhì)信息，解析決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的遺傳信息，從而創(chuàng)建出具有治療效果的新型蛋白質(zhì)序列。Generate用該平臺在COVID-19大流行期間開發(fā)出了針對SARS-CoV-2的治療候選藥物，該過程用時不到17天，而且成功率比傳統(tǒng)的的藥物開發(fā)過程高幾個數(shù)量級。

據(jù)了解，Valo和Generate并不是FP僅有的AI藥物研發(fā)公司，它曾在2017年推出過Cellarity。Cellarity在Avak和FP的合伙人Nick Plugis 的帶領(lǐng)下，由人工智能、網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)、研究開發(fā)和技術(shù)領(lǐng)域的專家組成了一支跨學(xué)科的團(tuán)隊，專注于利用單細(xì)胞技術(shù)和機器學(xué)習(xí)揭示特定細(xì)胞的狀態(tài)，通過研究和改變細(xì)胞行為來發(fā)現(xiàn)和開發(fā)藥物。Cellarity的目標(biāo)是提高藥物發(fā)現(xiàn)的成功率和速度。

（來源：生輝根據(jù)公開資料整理）

人工智能為生物醫(yī)藥帶來了諸多機會，包括藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的成本、速度、效率。但是到目前為止，人工智能并沒有發(fā)現(xiàn)任何藥物，對此，David Berry表示：“人工智能行業(yè)還很年輕。它面臨并且將要面臨的最大障礙之一就是‘garbage-in-garbage-out problem’。數(shù)據(jù)質(zhì)量至關(guān)重要。如果平臺沒有把控源頭的數(shù)據(jù)質(zhì)量，我們將會深陷于與以往相同的低質(zhì)量數(shù)據(jù)運算中，這些數(shù)據(jù)的成功率很低?！?/p>

同行評價：入局稍晚，但優(yōu)勢突出

“AI藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域非?；馃?，生物技術(shù)領(lǐng)域的主要玩家通過各種會議、期刊論文以及投資人的熱情中已經(jīng)非常了解這個市場了。FP現(xiàn)在入局可能稍微有點晚，但他們已經(jīng)孵化了三家AI公司?！比蝾^部的人工智能藥物研發(fā)公司Insilico Medicine的創(chuàng)始人兼CEO Alex Zhavoronkov評論稱。

Alex分析道：Valo（前身是Integral）這家公司在去年夏天收購了我們領(lǐng)域規(guī)模最小但歷史最悠久的公司Numerate，還買下了一個小實驗室。另一家公司Cellarity，更多關(guān)注細(xì)胞行為層面，它也有一個小實驗室。這兩家公司向投資人講的內(nèi)容和故事與另一家AI公司Insitro很是相似。Generate這家公司有點像我們之前和Juvenescence合作成立的Generait Pharmaceuticals ，這家公司將在generative biology領(lǐng)域和我們直接競爭。不過目前我們還沒有看到這家公司更多的驗證數(shù)據(jù)。

他認(rèn)為FP選擇現(xiàn)在推出這兩家公司，可能是為了更多地籌集資金。FP的AI公司的主要競爭優(yōu)勢就在于，他們有能力招聘到適合公司的、有豐富經(jīng)驗的管理團(tuán)隊和人才。與其它初創(chuàng)公司相比，David Berry和FP的其他幾位同事與許多頂級制藥公司的CEO都是朋友，他們可以很容易就獲得大量資金。

AI為定制化藥物帶來機會

一款新藥從開始研發(fā)到獲批上市，需要大約14年的時間，平均耗資約26億美元，但臨床成功率不到10%。而隨著數(shù)字醫(yī)療和人工智能的出現(xiàn)，新藥研發(fā)領(lǐng)域也正在發(fā)生重大革新。

根據(jù)CB Insights的統(tǒng)計，近年來藥企和人工智能達(dá)成的合作越來越多，合作的方向和覆蓋適應(yīng)癥也拓展到了腫瘤和神經(jīng)退行性疾病。

在國內(nèi)，騰訊、百度的加入讓這一領(lǐng)域更加火熱。尤其是國內(nèi)AI藥物研發(fā)公司晶泰科技近期宣布完成3.1億美元的C輪融資，創(chuàng)造了全球AI藥物研發(fā)領(lǐng)域融資額的最高紀(jì)錄。Alex 評論稱：“這是非常革命性的，我從各個角度都對中國很欽佩，我認(rèn)為這是非常重要的舉動，因為它向許多年輕人表明這是未來的產(chǎn)業(yè)?！?/p>

圖 | 超過100家AI企業(yè)入局生物醫(yī)藥領(lǐng)域（來源：CB Insights）

對于中國互聯(lián)網(wǎng)巨頭紛紛入局生物醫(yī)藥，David Berry回應(yīng)：“目前的藥物開發(fā)僅關(guān)注全球7％的人口，而忽略了其他93％的人口。人工智能創(chuàng)造了一個可以量身定制藥物開發(fā)的機會，使藥物真正適合其使用群體。一個完整的藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)平臺將有機會為特定人群開發(fā)藥物，這可能會成為制藥行業(yè)的新領(lǐng)域?！?而且目前的中國醫(yī)藥市場存在很大的機會，“我們可以針對中國人群開發(fā)特定的藥物，或者是在歐洲/美國開發(fā)適合中國人群的藥物?！?/p>

“人工智能領(lǐng)域經(jīng)歷了許多周期，包括計算機輔助設(shè)計、互聯(lián)網(wǎng)、基因組革命、大數(shù)據(jù)以及現(xiàn)在的AI。大多數(shù)成功的AI公司誕生于2013-2015年左右，那個時候深度學(xué)習(xí)開始在圖像識別方面超越人類?！盇lex說道，“與消費科技不同，有大約1萬個靶點和1萬種疾病需要我們?nèi)ソ鉀Q，因此我想我們這個行業(yè)還需要另外100家公司。”

新藥研發(fā)和人工智能的潛力隱匿在資本的認(rèn)可下，兩者到底會碰出什么樣的火花？又會給這個領(lǐng)域帶來什么樣的沖擊？或許現(xiàn)在回答還太早，但是隨著資本的進(jìn)入以及各大公司的合作，必將帶動生物領(lǐng)域的飛速發(fā)展。

參考：

https://www.forbes.com/sites/alexknapp/2020/09/23/this-startup-has-raised-nearly-100-million-to-make-good-on-the-promise-of-ai-for-drug-discovery/#4254cfb11eec

https://www.flagshippioneering.com/companies/valo

https://www.ershicimi.com/p/113d5bea5e2d6bcf61b73106a8b11b20

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：美國頂級生物技術(shù)風(fēng)投如何孵化AI藥物研發(fā)組合：大小分子藥物兩手抓，但數(shù)據(jù)質(zhì)量仍是最大掣肘

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