“AI制药”预“健”未来

正在革命智能驾驶、物联网等领域的AI（人工智能）技术，也在为制药行业带来巨大变化。著名未来学家雷·库兹韦尔曾言：“技术的力量正以指数级的速度迅速向外扩充。人类正处于加速变化的浪尖上，更多、更加超乎我们想象的极端事物将会出现。”这正高度概括了当下AI技术在制药领域创新的生命力。

“制药2.0”时代来临

“救命药”格列卫因为一部电影成为热词。对于慢性粒细胞白血病患者而言，格列卫作为特效药需要终生服用，一盒格列卫的市场售价高达2.35万元，一年仅维持生命的成本就需要近30万元。

不仅仅是格列卫，治疗癌症、肿瘤以及罕见病的药物，市场售价以万元为单位的并不少见。一款药物从研发到上市，中间会经历多个环节。造成高价救命药的重要原因，是创新药长达十几年的前期研发投入实在过于庞大。

药物靶标确定、先导化合物筛选、临床试验论证……环节复杂让新药研发成了一条“长征路”，在这条路上，大约只有1%的候选药物可以最终“存活”。

德勤有限公司发布的研究报告显示，2017年全球前12位生物制药巨头在研发上的投资回报率仅有3.2%，处于8年来最低水平。更糟糕的是，成功上市一款新药的成本从2010年的11.88亿美元增加到20亿美元。

如何破解药物研发时间长、高投入、高风险、回报慢的“天然瓶颈”？科研人员和产业界将目光转移至以机器学习、深度学习见长的人工智能。“AI制药”成为大势所趋。

2016年，美国强生公司把一些尚处于试验中的小分子化合物转交给一家人工智能企业，希望借助“机器智能”加速新药研发。

2017年，英国葛兰素史克公司与人工智能创业公司合作，利用大数据和机器学习，加快开发创新小分子药物。

2018年，丹麦诺和诺德公司宣布将重组研发中心，增强AI方面竞争力，加速其严重慢性病产品管线的扩展和多样化。

“AI制药”来了，世界制药巨头纷纷进入“制药2.0”时代。

缩短研发周期，降低研发成本

拉斯克基础医学研究奖获得者、美国国家科学院院士罗纳德·韦尔表示，在目前阶段，AI已经参与药物研发，但只是起辅助作用，其工作范围主要是对药物结构、疾病病理生理机制、现有药物的功效、显微镜下的样本观察等结果进行快速分析，提升新药发现的效率，进而辅助靶点药物研发、候选药物挖掘、化合物筛选、药物晶型预测等。

AI的加入让人看到了可喜的改变。一些AI相关初创团队的思路是，以计算预测传统中需要实验才能得到的结果，从而提高药物研发与筛选的范围和效率，加速药物研发。晶泰科技就是这样一家以算法驱动创新的药物科技公司，他们以晶型预测为切入点，把药物分子中一些非常关键、影响后续是否能够研发成功的物理、化学、生物和药物的重要特征，利用量子物理及AI算法进行准确的预测。该公司CEO马健表示，“通过计算，能够帮助药企优先选择最容易成功的药物化合物、晶型候选和研发路线，帮助这些药物研发专家趋利避害，减少研发时间和试错范围。”

高盛集团2016年底的一份人工智能报告显示，通过实施机器学习和AI，在获批药物的平均年度开发成本为16亿美元（包括与失败药物相关的成本），或者失败药物的年度成本为300亿美元的情况下，人们有望将药物开发与发现的相关风险减半。如此，到2025年，全球制药行业每年即可节省约260亿美元。

儿童用药不再是药量“酌减”

长期以来，由于儿童专用药不足，很多患儿都会服用成人药，而成人药所谓的“儿童酌减”存在着巨大的用药安全风险。

从这个现状来看，AI助力儿童用药的研发十分必要。AI在数据上绝对是个中高手。AI药物研发的底层核心就是知识图谱，其实质就是将来自实验室的理化数据、各种期刊文献中的研究成果，以及临床数据等原本没有关联的数据连通，将离散的数据整合在一起，从而提供有价值的决策支持。通过AI掌握的数据，人们可以去实验不同的药量所产生的影响，最终找到最准确的用量，还可以进行药物口味的数据管理。而这一切，周期不会太长，消费者也不需要为此承担太多的成本。

图/东方IC

中药发展迎来新里程碑

虽然市面上存在很多疗效上佳的中药，但还是有很多潜在的未知危险因素。许多人并不信任中药，因为大部分中药都标明不了具体的分子学药理机制及毒副作用。相比之下，西药更能得到人们的信任，它有着大量的临床数据和科学理论的支撑，西药的说明书上能清楚地标明该药的药理作用和不良反应发生的概率。

如果能把AI技术用于中药研究，将是中药发展的一个里程碑。比如，AI通过深度学习，构建神经网络，吸收所有已知的单步有机化学反应，解构药物里的分子，尝试任何单一步骤中可以使用的化学反应，重复应用这些神经网络来规划多步骤有机化学反应的合成，直到得到中药的药理和毒理机制。简单来说，就是将药汤里的所有化学物质都分离出来，通过化学反应和临床数据，找到那个真正有效的化学物质，并将其他化学物质进行一一分析。

上海交通大学副校长毛军发说：“诺贝尔奖获得者屠呦呦通过翻阅大量中医文献，找到了青蒿素的药物提取来源。但中医典籍浩如烟海，让人类逐本翻阅、分析，耗时长、效率低，如果让机器‘读古籍’，再借助大数据的有效分析，将会发现不少取材于中草药的有效药物。”

能否带来药价降低福音

美国斯坦福大学的物理学家们开发出一种人工智能程序，只用几个小时就“重新发现”了元素周期表。该项目研究人员介绍，检验AI是否真正具有“智慧”，需要先试试AI是否可以进行科学发现、自己找到自然规律，而测试结果表明，AI具备这一潜力。

如果“AI制药”是大势所趋，那药价会随之降低吗？多位受访专家表示，“AI制药”有望从两方面对降低药价产生影响：一是药企不必将所有临床试验失败的成本转嫁给消费者；二是通过加快新药上市速度，企业可拥有更多专利保护年限，从而平衡研发成本。

AI强势挺进传统制药行业，前路究竟如何？业内认为这还需时间检验，因为目前还没有一款AI研发的新药被批准上市。对于AI是否会最终取代药物研发人员，受访科学家的回答是：“AI不会取代药物研发人员，但是使用AI的药物研发人员将有可能取代那些不使用AI的人。”（本刊综合）※