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AI蛋白質(zhì)生成大模型是否將引領(lǐng)生物制藥經(jīng)濟變革的新風口-許錦波

AIGC行業(yè)資訊2年前 (2023)更新 管理員
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AI蛋白質(zhì)生成大模型是否將引領(lǐng)生物制藥經(jīng)濟變革的新風口-許錦波
9月25日，2023張江生命科學國際創(chuàng)新峰會開幕。本屆峰會由上海市經(jīng)濟和信息化委員會、上海推進科技創(chuàng)新中心建設(shè)辦公室、上海市浦東新區(qū)人民政府指導(dǎo)，上海市浦東新區(qū)科技和經(jīng)濟委員會、上海市張江科學城建設(shè)管理辦公室支持，上海（張江）集團有限公司主辦。近千名企業(yè)代表共話產(chǎn)業(yè)未來。
生物經(jīng)濟已成為全球科技戰(zhàn)略高地，在AI等前沿技術(shù)的驅(qū)動下迎來變革新機遇。AI蛋白質(zhì)折疊奠基人、分子之心創(chuàng)始人許錦波教授表示，作為生物經(jīng)濟領(lǐng)域重要的底層基礎(chǔ)技術(shù)，AI蛋白質(zhì)生成技術(shù)正在創(chuàng)新藥研發(fā)、合成生物學等生物經(jīng)濟核心領(lǐng)域，發(fā)揮驅(qū)動研發(fā)范式變革的重要作用。
比如在藥物研發(fā)領(lǐng)域，蛋白質(zhì)療法可以覆蓋80%小分子藥物未能覆蓋的疾病靶點，AI蛋白質(zhì)技術(shù)不僅可助力新靶點的發(fā)現(xiàn)，還能通過推動新藥發(fā)現(xiàn)模式從“試錯式”到“可編程”“可預(yù)測”的變革，提高藥物研發(fā)成功率，縮短藥物研發(fā)周期、降低成本。在合成生物學領(lǐng)域，AI蛋白質(zhì)技術(shù)可以改造酶、代謝通路等研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵藥物，甚至未來生命體都有望通過AI設(shè)計生成。
此前AI技術(shù)在生物經(jīng)濟中的應(yīng)用進展較為緩慢，許錦波教授認為，一是因為技術(shù)尚處于起步階段，成熟度欠佳，導(dǎo)致價值不明顯；二是通用性不足，高度定制化致使成本過高，難以產(chǎn)業(yè)級推廣。
比如在創(chuàng)新藥研發(fā)領(lǐng)域，AI蛋白技術(shù)爆發(fā)前，AIDD（AI輔助藥物研發(fā)）也被廣泛應(yīng)用，但主要聚焦小分子藥領(lǐng)域。小分子隨機性較強，且結(jié)構(gòu)簡單，探索空間相對有限，AI技術(shù)暫未展現(xiàn)出大幅超越傳統(tǒng)方法、打破“雙十定律”的明顯優(yōu)勢。而在大分子藥領(lǐng)域，AI蛋白質(zhì)技術(shù)擁有更大的價值空間。
許錦波教授介紹，分子之心團隊基于AI蛋白質(zhì)生成技術(shù)設(shè)計出新型細胞因子，在保證藥效的同時大幅降低潛在毒性，解決了傳統(tǒng)方法難以突破的瓶頸。后續(xù)濕實驗驗證過程基于高成功率推進迅速，2周之內(nèi)完成了濕實驗驗證，得到一個理想的候選分子，目前已經(jīng)通過動物實驗。
針對新技術(shù)應(yīng)用通用性不足的問題，分子之心給出的解決方案是AI蛋白質(zhì)生成大模型。
2023年世界人工智能大會上，分子之心發(fā)布了全球首個融合自然語言的 AI蛋白質(zhì)生成大模型NewOrigin（中文名“達爾文”）。NewOrigin大模型擁有百億級參數(shù)，學習了萬億級高質(zhì)量、多層次、多模態(tài)的大數(shù)據(jù)，采用條件生成機制，并融合AI、分子動力學、量子計算、濕實驗等多維反饋機制，可以高精度生成蛋白質(zhì)序列、蛋白質(zhì)功能、蛋白質(zhì)知識表示等多種模態(tài)蛋白質(zhì)，完成親和力、穩(wěn)定性、活性、表達量等多維度任務(wù)，用一個高普適性的AI蛋白質(zhì)生成大模型解決多個問題。NewOrigin還是一個融合自然語言和蛋白質(zhì)語言的大模型，可以通過對話式交互生成蛋白質(zhì)，讓不具備AI算法能力的生物學家也可以快速上手，降低產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的門檻。
基于NewOrigin大模型設(shè)計理想的候選蛋白僅需3天，經(jīng)濕實驗驗證，AI設(shè)計的蛋白疫苗相關(guān)性能指標超過了全球范圍內(nèi)公開已知的所有蛋白突變體，相對國際一線大藥企最好的對照組，疫苗相關(guān)性質(zhì)提高數(shù)倍。
在合成生物學領(lǐng)域，分子之心正與合作伙伴基于NewOrigin大模型優(yōu)化塑料降解酶，提升熱穩(wěn)定性以提升降解活性。濕實驗結(jié)果表明，AI設(shè)計的多個候選分子TM值超過野生型。
“擁有AI蛋白質(zhì)生成技術(shù)，就相當于掌握了生物經(jīng)濟時代的掘金鏟，能夠挖掘出新的藍海。”許錦波表示，分子之心正在服務(wù)產(chǎn)業(yè)的過程中推進AI蛋白質(zhì)生成大模型的快速迭代，進而賦能生物創(chuàng)新藥研發(fā)加速推進，在競爭激烈的制藥領(lǐng)域突出重圍；賦能合成生物學，生成超越自然界的創(chuàng)新蛋白質(zhì)材料、易降解且能循環(huán)使用的環(huán)保材料，對人類無毒無殘留的綠色農(nóng)藥、更營養(yǎng)更安全更美味的蛋白質(zhì)食物等等。期待在不久的將來，在生物產(chǎn)業(yè)聚集的張江率先展現(xiàn)出AI蛋白質(zhì)技術(shù)賦能的產(chǎn)業(yè)新貌，爆發(fā)生物經(jīng)濟領(lǐng)域新一輪產(chǎn)業(yè)升級浪潮。
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