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未来,AI人工智能将赋能药物研发全过程
发布:2024-11-23 10:07:48 浏览:

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未来,AI人工智能将赋能药物研发全过程(图1)

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2021年8月5日,深势科技宣布完成数千万美元A轮融资,本轮融资由高瓴创投领投,经纬中国跟投,融资金额将用于以新一代分子模拟平台为代表的科学计算平台的建设,以及相关技术在药物、材料设计等场景的落地。这也是深势科技在一年内连续完成的第三轮融资,足以看出资本对相关行业的看好。

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公司简介

深势科技成立于2019年,致力于以新一代分子模拟技术解决微观尺度工业设计难题。公司以打造切实服务于药企、材料商和科研机构的模拟研发平台为主要业务方向。公司新一代分子模拟算法在保持量子力学精度的基础上,将分子动力学的计算速度提升了至少五个数量级,且对算力的需求与体系的原子数量呈线性依赖,能够对数十亿原子规模的体系进行量子力学精度的计算模拟。

团队/技术

公司创始人兼首席科学家张林峰博士,由北京大学元培学院交叉学科培养,在普林斯顿大学博士期间师从应用数学和化学系两位院士,主要研究方向包括统计物理、分子模拟和机器学习,及其在化学、生物、材料等方向的应用。张博士曾与合作者发展了DeePMD-kit等开源软件和DeepModeling开源社区,该工作获得2020年度高性能计算领域最高奖ACM戈登·贝尔奖,相关工作还当选了由两院院士评选的2020年中国十大科技进展,以及由智源研究院评选的2020年全球人工智能十大科技进展。

公司核心科研队伍由物理建模、数值算法、机器学习、高性能计算及药物和材料计算等多个领域的数十名优秀青年科学家构成,专注打造基于“多尺度建模+机器学习+高性能计算”这一范式的微尺度工业设计平台——Hermite。平台功能覆盖蛋白结构解析、靶点发现和确证、虚拟筛选、先导物优化、自由能微扰和药代动力学预测等临床前药物设计的全部阶段,提供一站式完整解决方案。

微尺度工业设计指通过在电子、原子、分子尺度进行组分与结构设计,从而实现特定物理、化学性质的工业设计。在微观性质预测层面,长期以来面临着精度和效率不可兼得的困局:基于经验立场的方法快而不准,基于量子力学的方法准而不快。虽然传统的量子力学模型模拟精度高,但会随着模拟规模的指数级增加而陷入“维数灾难”,仅能实现几十到几百个原子体系的建模,难以支撑药物、材料研究所需的数万乃至数百万级原子规模体系的模拟。

深势科技首创的革命性Hermite平台,突破性地实现了多尺度分子模拟中精度与效率的统一,其在保持量子力学精度的基础上,将分子动力学的计算速度提升了至少五个数量级。相比于传统的量子力学计算工具,在相同精度前提下,极大地提升了物理方程的求解效率,从而极大地拓展了人类使用计算机模拟客观物理世界的能力。

产品/服务

公司基于其革命性Hermite平台,采用专用的算法实现靶标结构预测和动态优化、结合自由能预测等多个场景的精准模拟,助力驱动计算机辅助药物设计到计算机导向药物设计的转变,提供多方面的药物设计管线服务,包括小分子、多肽类、抗体类药物

与此同时,深势科技推出的Lebesgue科学计算平台,以SCaaS(Scientific Computing as a Service, 科学计算即服务)的模式,可为用户提供“一站式弹性云端算力和深度应用优化”服务,打造更具性价比的算力服务。

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图片来源:公司官网

行业背景

创新研发是药企构建核心竞争力和持续发展的关键,而药物研发是一项高投入、高技术、高风险、长周期的精细化系统工程。尤其是创新药,研发周期长、前期投入巨大、技术水平要求越来越高、生产工艺开发难度越来越大。

“AI+新药研发”可助力大大缩短新药发现的周期、减少新药发现的花费。根据蛋壳研究院统计,AI 在化合物合成和筛选方面比传统手段可节约 40%~50% 的时间,每年为药企节约 260 亿美元的化合物筛选成本。在临床研究阶段,可节约 50%~60% 的时间,每年可节约 280 亿美元的临床试验费用。也即是说,AI每年能够为药企节约 540 亿美元的研发费用。

深势科技将其计算核心能力应用到药物设计管线服务,包括小分子、多肽类、抗体类药物,从各细分领域解决药物研发的痛点

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小分子药物设计中先导化合物优化占比较重,约占据新药研发总成本的接近20%。传统的完全依赖于药物化学方法的设计改造往往合成测试综合成本较高、优化迭代时间周期长、且依赖于经验极其丰富的药物化学家。

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图片来源:公司官网

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公司专有软件平台,依赖于分子生成、自由能微扰、类药性评估等工具,实现分子片段替换或生长、骨架跃迁、亲和力优化、成药性优化等多个场景,提供先导化合物的一站式多参数优化解决方案,大幅提高药物研发效率。

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在多肽类药物设计中,关键步骤是如何发现及优化活性多肽。传统的方法是采用实验手段进行活性多肽的筛选以及优化,该过程用时长,价格高。公司针对不同的靶点蛋白,提供热点残基的分析,定制化全新的多肽序列数据库,结合虚拟筛选技术高效产生候选多肽序列,同时提供多肽性质分析及过滤服务,利用分子动力学模拟验证候选多肽分子在结合区域的稳定性,极大提高了多肽药物研发效率。

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抗体类药物开发的一个核心问题便是找到与特定抗原,甚至是与其特定抗原表面位结合的高亲和性抗体,转基因动物和噬菌体/酵母展示技术上的突破促进了抗体类药物的开发。然而通过上述方法虽然可以得到高亲和度抗体,但高亲和度抗体往往存在成药性差,结合位点不理想,或者会引起一些自身免疫性等问题而开发失败。

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深势科技开发了领先世界的基于结构的抗体设计方法,并且在针对特定抗原表位的设计当中取得了前所未有的高亲和性,同时可以针对抗原搜索可能的高质量表面位,基于结构的特性使得后续通过计算来进行的优化变得更加有效可信,极大地加速抗体药物的开发进程。

融资进展

2021年8月5日,深势科技宣布完成数千万美元A轮融资,本轮融资由高瓴创投领投,经纬中国跟投成人版快手app。本轮融资资金将用于以新一代分子模拟平台为代表的科学计算平台的建设,以及相关技术在药物、材料设计等场景的落地。本轮融资也是深势科技在一年内连续完成的第三轮融资。成人版快手app

未来,AI人工智能将赋能药物研发全过程(图9)

总之,AI制药企业从机器学习为起始点,经过深度学习缩短药物研发时间、降低成本,提高预测准确率,确保药效,将人工智能赋能药物研发全过程。人工智能技术在医药产业各专业领域已有较多的应用研究,目前AIDD行业处于发展初期阶段,人工智能技术将为医药研发带来无限可能


参考资料:

【1】公司官网

【2】动脉网-深势科技完成数千万美元A轮融资,由高瓴创投领投

【3】药圈时汇-【公司】百图生科-AI驱动药物研发


注:本文旨在介绍医药健康行业研究进展,不是治疗方案推荐,如需获得治疗方案指导,请前往正规医院就诊。


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