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醫(yī)藥研發(fā)“一哄而上”?中國超算引領(lǐng)新藥創(chuàng)新研發(fā)

2021年04月15日08:30 來源:科技日報

  醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是一個在“十四五”發(fā)展規(guī)劃中多次被“點名”的產(chǎn)業(yè)。無論是“加強(qiáng)原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)”還是“構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)體系新支柱”,醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)都被寄予厚望。

  這個產(chǎn)業(yè)的兇險也人盡皆知。高投入、高風(fēng)險這樣樸實的詞匯已經(jīng)很難概括一個原創(chuàng)新藥的“九死一生”。

  “全球數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,新藥研發(fā)的成功率已經(jīng)從10%下降到現(xiàn)在的2%—3%!敝袊茖W(xué)院計算所哲源圖靈達(dá)爾文實驗室副主任趙宇用數(shù)據(jù)說話,這個幾率低于“九死一生”,達(dá)到50活1的比例。

  這樣的情況下,產(chǎn)業(yè)行業(yè)更加青睞風(fēng)險低的跟隨式創(chuàng)新。例如,PD1相關(guān)的研發(fā)項目由于獲得2018年諾貝爾獎再度頻繁上馬,CAR-T技術(shù)由于治好了美國前總統(tǒng)的腫瘤聲名大噪,也令藥企趨之若鶩。

  研發(fā)資源一哄而上地跟隨創(chuàng)新使得我國藥品領(lǐng)域“供給側(cè)”矛盾突出:高端好藥新藥嚴(yán)重不足,低端仿制藥卻過剩。

  驅(qū)動醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)主動走向真正的創(chuàng)新,必須要讓科研院所、制藥企業(yè)解決新藥研發(fā)過程中的痛點,讓創(chuàng)新主體嘗到原始創(chuàng)新的“甜頭”。

  有效性臨床試驗失敗是新藥研發(fā)失敗的主要原因,業(yè)內(nèi)形象地稱其為“死亡谷”。走進(jìn)“死亡谷”面對的最大困惑是,理論上明明有效地針對了靶點,為什么在上人體的時候卻無效了?

  現(xiàn)在進(jìn)行的臨床試驗階段的方案設(shè)計、人群選擇目前仍帶有盲目性。中科院計算所西部高等技術(shù)研究院常務(wù)副院長張春明表示,事實上,現(xiàn)有已經(jīng)發(fā)表的大量論文中蘊藏著這些問題的答案,但是浩如煙海,人的能力是無法分析的。

  換句話說,讀懂所有的文獻(xiàn),就能找到答案,但這項工作單憑人力是做不到的。

  “單單去年一年,能夠檢索到的與新冠病毒相關(guān)的論文已經(jīng)從0增長到11萬篇,這個體量的學(xué)習(xí)是人力無法窮盡的!壁w宇說。

  基于超級計算機(jī)的人工智能卻可以做到。張春明解釋,依托中科院高性能計算機(jī)研究中心的中國超算,研發(fā)團(tuán)隊從全球發(fā)表的所有生命科學(xué)論文中獲得數(shù)據(jù),并將其變成知識。根據(jù)全數(shù)據(jù)和人工智能算法生成模型,建立起藥物數(shù)字研發(fā)平臺。

  這個平臺如何工作呢?舉個例子,它通過分析患者外顯子基因數(shù)據(jù)等,把個性化的基因在藥物數(shù)字平臺內(nèi)與細(xì)胞內(nèi)事件建立聯(lián)系,模擬信號通路的打通,可以預(yù)判這個患者體內(nèi)的信號通路是不是像理論一樣被激活,進(jìn)而預(yù)測一個臨床試驗藥物到達(dá)某個患者體內(nèi)的作用效果。

  通過人工智能的判斷,能夠找到藥物有效的特定人群。趙宇說:“以治療癌癥的抗血管生成藥物為例,目前普遍有效率為20%,但哪些有效哪些無效的機(jī)制機(jī)理目前無解。我們的機(jī)制性研究通過建立判斷模型、提前預(yù)判的人群,獲得將近90%的有效率!

  新冠疫情期間,從中國超算中誕生的藥物研發(fā)AI發(fā)現(xiàn)了兩種藥物對新冠肺炎治療有效,后均被臨床研究證實。

  如果能在3期臨床進(jìn)行新藥適用人群的細(xì)分,那么有效性驗證的“死亡之谷”將不再難走。而由超算支撐的人工智能現(xiàn)在能夠提供400多個功能模型,解決創(chuàng)新藥研發(fā)過程中的靶點預(yù)判、有效成分篩選預(yù)判、臨床試驗效果預(yù)判等多方面問題,至少可以讓藥物的研發(fā)時間減半、投入減半,成功率提高一倍,到了臨床以后有效率提高一倍。

  張春明認(rèn)為,中國醫(yī)藥需要顛覆性、變革性的創(chuàng)新才能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)乃至整個行業(yè)的“變道超車”,而依托人工智能搭建起“計算醫(yī)學(xué)”體系有望擔(dān)起重任。

  據(jù)介紹,依托中國超算的新藥數(shù)字研發(fā)平臺由中科院計算所持續(xù)20年研發(fā)而成,期間獲得國家“863”基因組學(xué)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、國家“973”建立基因數(shù)據(jù)計算模型、科技部重點研發(fā)專項醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)融合模型等國家項目的支持。(記者 張佳星)

(責(zé)編:董童、楊迪)


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