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灵素系统登上Nature子刊,亿药科技基于AI化合物筛选加速新药研发

作者:王婵 2021-06-24 08:00

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2021年6月17日,亿药科技在Nature Biotechnology(影响因子36.6)在线发表了题目为“Prediction of drug efficacy from transcriptional profiles with deep learning”的科研论文,揭示了一种基于基因指纹和深度学习的药效预测系统(DLEPS,灵素系统)在创新药物研发中的应用。

 

在该研究中,研究人员首先构建了一个神经网络,使用化学编码作为输入,以匹配数据中测量的转录组变化。研究通过使用疾病相关基因指纹来反映特定疾病的“内在痕迹”,并且使用基因集合富集分析(GSEA)来评估化合物对疾病的潜在疗效。研究人员将这种方法和模型称为基于深度学习的药效预测系统,简称药效预测系统(DLEPS,灵素系统)。在预测基因表达变化部分,灵素系统可以准确地预测新分子对转录组造成的影响,平均相关性达到0.74。

 

作为该系统背后的研发商,亿药科技的创始人谢正伟介绍,灵素系统可成功应用于筛选治疗肥胖、高尿酸血症和NASH的化合物,总体准确率超过50%。此外,灵素系统可克服传统药物开发的困难,仅基于基因指纹就可预测高度多样化和复杂疾病的候选分子。

 

除在筛选疾病候选小分子方面的作用外,该研究还表明灵素系统在发现疾病致病机制以及疾病致病靶蛋白方面的潜力。随着组学的发展应用,大多数疾病(包括年龄依赖疾病、代谢紊乱和癌症)都有明确的基因标记,这为灵素系统应用于其他疾病提供了基础。同时,灵素系统对于尚无明确治疗靶点的疾病或会带来意想不到的疗效,其有望成为制药行业的有力工具,为复杂疾病患者带来福音。

 

亿药科技的灵素系统:节约70%~80%研发成本


人工智能(AI)的出现全面加速了各个行业的发展,而在生物制药领域,由于深度学习可以更全面地了解化学物的相似性、化学与蛋白质的相互作用、化学物的特性、化学基因关系等,所以AI可以帮助研究人员快速筛选出功能强大的化合物。

 

也是基于这套逻辑,亿药科技采用深度学习与实验室验证相结合的策略,以解决药物开发中的痛点,并搭建完成了AI新药研发平台——灵素系统,以提升药物研发水平与效率。谢正伟博士介绍,通过调整基因模型得到候选物,可以发现新作用机制或靶点,可预测化合物活性,可以解决多靶点、多机制疾病(疑难杂症),快速得到临床候选药物。

 

而这个“快速”具象上来说,就是通过灵素系统可以显著缩短化合进入动物实验的时间,比如传统方法做到动物实验需要3~5年,而通过灵素系统预测的化合物可以直接进行动物实验。因此,新药研发成本也相对降低,可以节约70%~80%,研发时间由3~5年缩短至1~2年。

 

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基于这套药物研发系统,亿药科技已经自建了数条临床前管线,包括在延长寿命、肥胖、高尿酸血症、非酒精性脂肪性肝炎、骨质疏松等方向都进行了药物开发,并取得了非常好的动物实验效果。例如在延长寿命方向,亿药科技就发现了可以延长小鼠寿命145天的候选化合物。

 

除了以上管线布局,亿药科技理论上还可以实现800个靶点的药物设计,并且其中已经申请了十几项化合物功能专利,现处于PCC研究阶段,公司未来管线将拓展到30种疾病领域。

 

除了搭建自有管线,亿药科技在商业模式方面另外还采用两种服务模式:SaaS平台服务和药物分子设计和筛选的技术服务。公司与各大科研高校的合作伙伴都取得的很好的研发成果,后续将有多篇专利提交和论文发表。同时,公司也正在与医学药厂合作,整合人工智能、CADD、MD等多种手段,完成甲方要求的新分子设计,加快合作方研发进程,最终使患者获益。

 

亿药科技的硬实力创始团队


亿药科技是一家以人工智能驱动的新型创新药物研发公司,拥有自主知识产权的、不依赖于已知靶点、基于深度学习和基因指纹的DLEPS系统(灵素系统)。公司致力于衰老、肥胖、痛风、非酒精性肝炎、癌症等多种疾病的创新药物研发。

 

公司创始人谢正伟博士是北京大学医学部研究员、助理教授,具有系统生物学、人工智能算法、药理学、分子细胞生物学等复合背景,研究方向长期致力于衰老机制与AI算法研究,早期研究成果发表在Cell、AgingCell、Bioinformatics上,主持并参与过5项国家自然科学基金项目。

 

目前,谢正伟博士主要负责人工智能平台核心算法、神经网络、深度学习方法的建立,将其与药物化学、系统生物学结合紧密,使其化合物活性预测准确率提高到30-70%。

 

另一位亿药科技药物化学负责人为王靖翔,他毕业于新疆石河子大学 (211重点大学),制药工程专业。研究方向包括抗肿瘤、免疫、糖尿病、痛风等。主持及参与多项药物的研发并发表相关研究专利。目前负责药物化学虚拟筛选平台。预测药物理化性质靶点、酶及细胞活性、微粒体酶稳定性、PPB、药物相互作用、药动学参数、毒性等。

 

最后,亿药科技药的理验证平台由高明景负责,他常年从事基因克隆、筛选,免疫反应机理研究等,聚焦于糖尿病、痛风、关节炎、AD、PD、癌症、高血压、高血脂等研究方向。目前工作负责公司药理毒理验证平台,已建立8个疾病模型,正在开发5个新疾病模型,可以提供酶、细胞、血浆、器官检测,体内、体外药效、药动学、毒理学检测等。

 

据悉,亿药科技正在进行新一轮融资,融资所得将支持旗下管线推进到IND,以及用于平台建设、人员招募和研发等方面。未来几个月,亿药科技将建立一个投资数千万元的药物研发平台,长期发展注重自我造血、原创性研发,最终成为人工智能等新技术驱动的新型药企。

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