药物合成路径设计,传统方式需要数小时,AI(人工智能)系统支持下只需要几分钟;原本每公斤几万元的药物原料,经AI优化路径设计后成本降到每公斤3000元;把芯片建成“微型实验室”,经过AI算法的智能识别,新药细胞分选流程从数周缩短至几小时……这不是未来预言,而是武汉制药领域正在发生的革命性变化。
AI制药,已经成为武汉医药研发的“破局神器”。在光谷生物城、光谷南大健康产业园、汉阳大健康产业发展区等产业园区,近400个国家一类新药在研,国家一类新药获批数量居全国前列,武汉跻身国家创新药研发第一方阵。仅今年上半年,光谷生物城新获批14个国家一类新药进入临床。
AI驱动药物发现
人福部分药物研发成本降低近四成
人福医药研究院大楼,伴随着部署有AI制药算法的超算平台的紧张运行,研究人员正在进行一场独特的寻药之旅。计算机从包含数十万分子结构的数据库中初筛出具备潜在活性的苗头分子,经过药化结构优化和药理评估,最终锁定1~2个最优候选药物分子,以推进后续临床前及临床研究。
“化学分子数量是无穷无尽的,创新药最重要的一步就是发现好的分子,整个过程如同‘在宇宙中寻找最亮的星星’。”人福医药研究院计算机辅助药物设计副总监江文告诉长江日报记者,在传统研发模式下,药物化学家设计新分子主要依赖个人经验积累与反复试错,带有一定运气成分,发现一个临床前候选化合物通常需要2~3年。而AI驱动的药物发现,最快只需要12个月。
“近三年来,AI技术已辅助我们高效推进20多个早期研发项目的分子发现工作,其中三分之一的项目实现人力物力投入接近减半,综合研发成本降幅达37.5%。”江文兴奋地说,如今AI在制药领域的价值已远超单纯的工具属性,不仅是研发效率的提升,更是企业核心竞争力的重构。他认为:“未来的行业领军者,必然属于那些从‘被动使用AI工具’转向‘主动融合AI能力’的企业。”
AI设计能力颠覆传统
新药研发效率提升上百倍
新药研发充满了“死结”。而今,武汉的AI制药服务平台正成为高效的“超级解题器”。
在化学合成领域,武汉智化科技有限公司(以下简称智化科技)打造的AI辅助逆合成路线设计平台ChemAIRS,仅需数分钟即可完成过去需耗费数小时甚至几天的合成路线设计,且兼顾原料可及性与反应可行性,同时遵循“绿色化学十二原则”,实现经济环保与高效研发的双重价值。这一突破源于智化科技自研的深度学习算法与超7000万条化学反应数据的深度沉淀。
“传统化学研发正告别‘手工作业’模式。”智化科技创始人夏宁透露,为进一步降低使用门槛,支持自然语言交互的大模型也将升级,让非专业人士也能便捷使用,“一个智能高效的‘AI化学家’时代正在到来”。
在合成生物学领域,成立于2021年的武汉丽合智造生物科技有限公司(以下简称丽合智造)成果同样令人振奋:公司构建了全球最大的合成生物反应/途径数据库与自主开发的人工智能设计模型,今年获批“工信部人工智能在生物制造领域典型应用案例”,全国仅16家。
丽合智造创始人、首席科学家胡黔楠博士介绍,公司的数据库规模覆盖70万篇专业文献。过去需数个科研人员耗费半年甚至一年检索的信息,如今借助该系统,本科生一天内即可完成。
更核心的颠覆在于AI设计能力。胡黔楠告诉记者,高附加值原料的生物制造研发如同大海捞针,传统研发需团队花费半年至数年摸索路径。丽合智造的SynBioGPT大模型以及eSynBio知识图谱大数据系统,AI系统仅需14至20天,即可完成“从无到有”的原创性路径设计,效率提升上百倍。
目前,丽合智造已经服务了全国数十个医药原料、医药中间体原料的关键反应步骤的生物催化设计。前不久,国内一家上市头部企业找到丽合智造,希望能用生物合成的方式合成一款高附加值的原料。在丽合智造人工智能设计平台的介入下,原本用化学方式需要几万元一公斤的原料,现在仅需要3000元一公斤,并且生物合成更加安全、环保。
生态与人才优势
铸就武汉AI制药坚实底座
记者在采访中了解到,目前,丽合智造和智化科技正通过平台化服务,将这种“超级解题”能力赋能整个行业。
丽合智造构建了“智能工具+定制化研发平台+成果转化+规模化量产”的一站式产业链,客户无需再分别对接设计、实验、中试、生产等分散服务商,可节省60%以上的时间与投入成本。
智化科技则通过“AI软件+自动化硬件”深度融合,打造了ChemAIoT化学实验室人工智能自动化解决方案,构建起覆盖实验设计、执行、分析、后处理全流程的“无人实验室”。目前,智化科技已与辉瑞、人福医药等百余家中外龙头药企达成长期合作,共同推进新药智能化研发。
眼下,武汉已经培育了一批这样的“AI+生物医药”的服务平台。成立不到两年的联华智造生物科技有限公司,研制出微流控分选芯片,再借助AI算法的智能识别,几小时就能将目标细胞精准分选出来,而以前这个过程需要数周。
除了光谷生物城,光谷南大健康产业园、汉阳大健康产业区,清晰且活跃的“AI+生物医药”创新链也正在形成。此外,武汉大学、华中科技大学等在人工智能、生命科学、化学等交叉学科领域实力雄厚,为产业界源源不断地输送着既懂AI又懂制药的复合型“新工匠”,构成了武汉AI制药产业最坚实的智力基座。
编辑:陈辰