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騰訊進軍AI新藥研發 十余個研發項目正運行

來源:騰訊 2020-07-09 14:05   http://www.gylnmu.tw/

微信公眾號“騰訊”7月9日消息,新冠疫情,一直在全球持續。

解決新冠的根本,要么是疫苗,要么研發出新藥。

研發新藥難嗎?

《我不是藥神》這部電影,相信很多人都看過。新藥研發成本極高,這也導致藥價極高。

據有關統計:傳統藥物研發耗時耗力,一般需要超過15年,耗資30多億美元,但每年上市的原創新藥僅十幾種。

目前,已知的4000多種疾病中90%尚無藥可治。如何加速新藥研發?

解決困難,我們開始做些嘗試——

發布首個AI驅動的藥物發現平臺“云深智藥(iDrug)”。

它致力于幫助用戶大幅度減少尋找潛在活性藥物的時間和成本。

基于我們 AI Lab 自主研發的深度學習算法,提供數據庫和云計算支持,能覆蓋臨床前新藥研發全部流程的五大模塊。

為什么叫“云深”?

其實,源自唐詩《尋隱者不遇》的“只在此山中,云深不知處”,新藥的發現過程正是如此。冠軍算法加持

我們的這個平臺更是運用世界冠軍級算法的平臺。

騰訊AI Lab自研的預測蛋白質結構的新思路,該算法在2020年起加入行業頂級評估平臺CAMEO(全球唯一的蛋白質結構預測自動評估平臺)。

在與包含華盛頓大學、密歇根大學在內的35支頂級學界與企業隊的較量中,我們在半年內五次奪得月度冠軍。目前平臺上已經運行十個左右研發項目——

包括對抗新冠病毒藥物的虛擬篩選和性質預測,目前篩選得到的化合物在實驗驗證中。

打開一把精巧的鎖

接下來,用一把鎖的故事,講述我們的平臺如何為藥物研發加速助力。故事開始前,我們得了解一個基本原理:

疾病的形成由很多物質組成,最終形成疾病的關鍵蛋白,我們把它設為靶點。

解決靶點,就有可能解決疾病。

而解決靶點,就需要知道它的蛋白結構,再去找到對應的藥物破解它。

那我們,把參與這個疾病關鍵通路上的一個蛋白比喻成一把精巧的鎖。

這把鎖關上就會生成疾病,打開就會解除。(了解關鍵蛋白的結構,設計藥物分子來抑制它的功能,疾病就會解除)

AI助力制藥之前,大家都是怎樣開鎖(制藥)的?

愚公開鎖式——

每天我都制作很多鑰匙來試,相信總有一天會打開這個鎖。

如果我打不開,我兒子來試;我兒子打不開,我孫子來試......只要祖祖輩輩一直堅持試下去,一定可以打開這把鎖。

但愚公可以,人命不行。

打不開,就會讓人生病,帶走無數條生命。

所以,過去通過實驗尋找針對疾病靶點的有效藥物,往往難度大、周期長、費用高。

現在,我們嘗試用AI來幫助人類,用虛擬代替實物。

從進入臨床試驗的行業案例來看,在新藥研發中,AI技術最快可以將新藥發現周期從3-6年縮短到6個月至1年;從技術層面看,云深智藥平臺同樣具備相似的能力。

它能最快的時間,模擬鎖的結構。

結合AI深度學習模型預測的蛋白質結構以及蛋白質功能(蛋白質折疊),就可以有針對性地設計藥物分子來抑制它的功能,將疾病通路阻斷。

基于自監督學習的蛋白質折疊方法,不依賴同源序列,而是直接從序列數據庫中通過自監督學習,學得共進化的模式,從而能夠從無到有地產生出含有共進化信息的偽同源序列,并最終讓這些蛋白能夠有效折疊。

通過一種基于深度學習的可迭代方法,有效整合模板建模與自由建模,首次提出了動態的、可迭代的氨基酸對特異性的約束條件,顯著提高了建模的精度,從而更好的折疊蛋白。

能最快的時間,把鎖打開。

云深智藥平臺,不僅可以根據鎖的類型和形狀來設計或者選擇合適的候選鑰匙,還能吸收其他人開鎖經驗,能極大節省人力物力。

可通過AI”遷移“從其他靶點上面學習到的知識(如分子局部結構對靶點結合強度的影響),應用在目標靶點上來提高模型預測精度。

目前該算法在數千個實驗數據集上預測精度(預測活性與實驗測量活性的相關性)的中位數從目前最高記錄0.36提升到0.42,且篩選可用模型的百分比從56%提升到60%,突破業界標準。

打開鎖以后,還需要測試這把鑰匙的可用性,同樣的鎖是否也能打開。會不會出現“卡鎖”“斷鑰匙”等情況。

也就是我們平臺上的ADMET性質預測功能(藥物的吸收、分配、代謝、排泄和毒性),目前已經開源。大家可以前往網站體驗。

我們平臺的藥物小分子ADMET屬性預測模塊已在多個數據集上比學術界現有最好模型提高3%~11%;

在合作伙伴的反饋中,平臺的自研算法精度超過現有商業軟件6%~37%不等。

當然,除了上述在算法領域不斷創新,我們平臺還提供算力和數據庫的一體化服務支撐。數據方面,分子大數據是藥物研發中的基礎設施。

云深智藥平臺使用的分子大數據,基于現有公開數據集,進行了多個環節的精細清洗整理工作,得到可以用于直接構建深度學習模型的藥物分子大數據集。

算力方面,騰訊云為云深智藥平臺提供數據庫服務。

藥企、科研機構登錄平臺即可開展研究,不需要再自行部署計算資源,從而能盡快將AI能力引入現有的研發流程中。

以上,就是我們云深智藥平臺為加速新藥研發,正在做的事情。

云深智藥是我們以AI技術賦能藥物發現的首個產品。

平臺上的各個功能模塊和分子數據庫將持續進行迭代;更多的藥物發現功能模塊和分析功能也將陸續開放和上線。

目前已經和多家藥企達成合作、將AI模型應用到實際藥物研發項目中。

未來,我們將繼續推動人工智能、大數據等技術與藥物研發需求的深度結合,以先進的技術能力賦能產業、推動我國藥物研發實力的高速發展。

(原題為《騰訊進軍AI新藥研發啦!助力攻克無藥可治的疾病》)(本文來自澎湃新聞,更多原創資訊請下載“澎湃新聞”APP)

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