[眾創時代]
數字生物學和人工智能快速發展,有機會幫助篩選藥物,節省大量研究新藥經費,AI重塑藥物發現過程。
本港已有以AI推動藥物開發的初創,港股特專科技公司第18C章首家上市,亦是以量子運算和AI科技的晶泰科技(XtalPi)。
晶泰的投資合作夥伴星光熠熠,包括了騰訊和Alphabet,晶體預測技術曾助輝瑞開發出全球首個獲FDA批准口服COVID-19藥物Paxlovid,預料可加強本港投資界認識AI藥物開發,促進AI藥物開發來港上市。
全球首家以AI藥物研發上市的企業BenevolentAI英國上市,其後美國上市AI藥物開發,包括Schrodinger、Exscientia、Recursion Pharmaceuticals股價強差人意,但未打擊市場熱情,4月美國成立Xaira首次集資額達10億美元,另一家Biolexis Therapeutics以AI專門開發癌症和代謝、炎症和神經退行性疾病口服小分子藥物,亦獲一千萬美元A輪融資,開發治療癡肥及二型糖尿。
量子累積AI數據
晶泰以量子運算預測晶體結構,降低小分子藥物化合物的合成研發成本,為加快合成過程,晶泰以ABB的GoFa機器人在濕實驗室自動化開發,結合實驗結果和預測不斷試錯。
量子運算優點是從最初開始模擬藥物特性,有助迅速設計與發現有潛力候選藥物,無需首先積累大量實驗數據,另外又開發ProteinGPT生物醫學生成工具,預測和篩選蛋白質序列,通過LLM生成符合特定預設標準蛋白質藥物。
AI也有其侷限,AI模型預期可準確預測與訓練集相似分子性質,卻無法推算與訓練集不相似的分子。量子運算高通量第一性原理計算,可以建立數據庫,卻受限高昂計算代價,所以數據量不多。
簡單來說,決定生成式AI模型性能第一性原理「縮放定律」(Scaling Law),原來是跟模型參數、數據集大小、訓練計算量呈正比,參數愈來愈多,通過更多壓縮產生智能,問題在分子結構和動力模擬,根本就沒太多數據,壓縮也無從談起;所以晶泰從量子運算的數據,反過來有助訓練AI,解決數據稀缺的挑戰;改善預測原子、分子、晶體、生物靶標在體外及體內各種特性。
所以說,晶泰量子和AI運算,累積數據相輔相成,發現出更大價值。
AI藥物進入臨床
生成式AI利用大語言模型可提高預測藥物性質和相互作用能力,Google旗下DeepMind 推出 Alphafold,AI精準預測蛋白的結構,AlphaFold 3結構預測模式更有助於建立與目標蛋白有效結合的設計;DeepMind共同創辦人Demis Hassabis領導Isomorphic Labs大舉投入AI藥物發現。
科學園初創英矽智能(Insilico Medicine)則以生成對抗網絡(Generative adversarial network,GAN)通過函數,生成器和判别器(Discriminator)互相對抗,產生符合要求分子,推動AI端至端藥物發現,特發性肺纖維化(IPF)藥物INS018_055更是首個AI設計藥物,進入臨床2期藥企,最近在Nature Biotechnology上發表以AI發現INS018_055過程,前後僅用18個月時間。
較早前,輝達(Nvidia)開發了用AI雲服務BioNeMo,可為小分子和蛋白質提供了各種AI模型,英矽智能以BioNeMo推出LLM模型nacho0輔助藥物設計。BioNeMo在生物製藥顯示一定潛力,美國Evozyne在BioNeMo設計出新蛋白質來治療苯丙酮尿症。
本港多家AI藥物發現獲國際重視,理大應用生物及化學科技學系馬聰博士開發新一代抗生素。全球多重抗藥性微生物日益嚴重,馬聰與中大醫學合作創辦Ynno Med,亦透過AI輔助藥物設計, 開發新一代抗生素候選藥物,對付多重耐藥性超級細菌及多代抗生素的抗藥性。馬聰亦表示正研究生成式AI以加速藥物開發,
政府長遠目標是在本港建立「第一層審批」,即不參考其他藥物監管機構註冊許可,直接根據臨床數據,即在本港審批藥物,並已實施「1+」的機制,主動審批治療嚴重或罕見疾病新藥註冊,醫管局又具備高質素的醫療數據,估計會吸引新藥研發來港。