從算法開發到 2 期臨牀，詳解全球首款 “AI 藥物” 研發歷程
數千種疾病面臨無藥可醫的困境，但全球首款人工智能藥物 INS018_055 的研發有望改變這一現狀。近日發表於 Nature Biotechnology 的一項研究詳細闡述了該藥物的研發歷程，包括 AI 算法開發和 2 期臨牀試驗。英矽智能公司在新一代大語言模型和自有大語言模型的基礎上開發了論文解讀引擎，提供專業解答。研究突出了 AI 驅動的藥物發現方法的優勢，強調了生成式 AI 技術的巨大潛力。該研究為 AI 製藥時代的到來提供了有力驗證。
近日發表於Nature Biotechnology的一項研究，首次闡述全球首款人工智能（AI）藥物 INS018_055 的研發歷程，涵蓋從 AI 算法開發到 2 期臨牀試驗的全流程；
關於該項目的原始實驗數據，可通過訪問英矽智能的數據中心獲取，包括 13 項臨牀前實驗和 3 項臨牀試驗的部分數據；
英矽智能在新一代大語言模型 ChatGPT-4 Turbo 和自有大語言模型（LLM）基礎上開發了PaperGPT 論文解讀引擎，通過語言對話功能提供與論文相關問題的專業解答。
現代醫學發展至今，世界上仍有數千種疾病面臨 “無藥可醫” 甚至 “無藥可用” 的困境。而傳統藥物發現耗時漫長成本高昂，且伴隨着極高的失敗率，超過 90% 的候選藥物在關鍵的臨牀驗證階段折戟。人工智能（AI）的出現為流程優化與效率提升帶來了希望，但真正開啓 AI 製藥時代，還需要真實世界的有力驗證，包括臨牀前實驗驗證和臨牀階段驗證。
近日，臨牀階段生成式 AI 驅動的生物科技公司英矽智能發表於Nature Biotechnology上的一項研究提供了這一例證。
研究全面闡述了其首款由生成式 AI 發現和設計的潛在 “全球首創”（first-in-class）TNIK 抑制劑從人工智能算法開發到 2 期臨牀試驗的研發歷程，並首次披露了該候選藥物在臨牀前實驗和臨牀試驗中的數據和表現。該研究突出了 AI 驅動的藥物發現方法帶來的降本增效優勢，並強調了生成式 AI 技術在推動行業變革方面的巨大潛力。
英矽智能創始人兼首席執行官 Alex Zhavoronkov 博士表示，“我認為分享 INS018_055 的進展對藥物發現領域具有重大意義。這不僅是英矽智能端到端藥物發現平台 Pharma.AI 的概念驗證，還開創了生成式 AI 加速發現創新藥物的先例。
從這篇論文中，我們看到生成式 AI 簡化早期藥物發現的潛力，該解決方案的擴展應用有望解決行業面臨的成本和效率挑戰，高效提供創新療法儘快惠及全球病患。”
作為新藥研發的第一步，英矽智能選擇以與衰老密切相關的纖維化作為研究重心，採用組織纖維化相關的組學和臨牀數據集，對 Pharma.AI 平台下屬的靶點發現引擎 PandaOmics 進行訓練。以此為基礎，PandaOmics 平台通過深度特徵合成、因果關係推斷和全新通路重建等過程提名潛在靶點列表。
此後，PandaOmics 中的自然語言處理（NLP）模型通過分析了涵蓋專利、出版物、研發基金、臨牀試驗等文本數據的數百萬個文本文件，進一步評估潛在靶點的新穎性以及與疾病的關聯性，最終確定 TNIK 為最有潛力的抗纖維化靶點。值得注意的是，歷史研究曾揭示 TNIK 與多種纖維化驅動生物通路的間接關聯，但從未提出將其作為特發性肺纖維化（IPF）治療靶點。
確定 TNIK 靶點後，英矽智能研發團隊利用 Pharma.AI 下屬的生成化學引擎 Chemistry42，根據基於結構的藥物設計（SBDD）策略生成具有所需特性的創新分子結構，旨在得到安全、特異性、高效的 TNIK 抑制劑。
Chemistry42 結合了 40 多種生成化學算法和超過 500 個預訓練的獎勵模型，支持新穎化合物從頭生成，能根據專家反饋進行虛擬篩選並優化生成結果。
經過多次迭代篩選，團隊發現了 IC50 值達到納摩爾級別的潛力苗頭化合物，並在針對溶解度、ADME 安全性、毒性進行優化的同時保留其對 TNIK 的顯著親和力，最終獲得了候選分子 INS018_055，共合成並測試了不到 80 個分子。
在隨後的臨牀前研究中，INS018_055 在體內和體外試驗中均顯示出對 IPF 的顯著療效，並在多個細胞系和多個物種的藥代動力學和安全性研究中顯示出良好的結果。
此外，INS018_055 還表現出泛纖維化抑制功能，在另外兩種動物模型中減輕了皮膚和腎臟纖維化。基於這些研究，INS018_055 於 2021 年 2 月被提名為臨牀前候選化合物。此時距離 TNIK 被 PandaOmics 提名為潛在 IPF 治療靶點，僅僅過去了 18 個月。
在人體臨牀研究中，INS018_055 也交出了出色的答卷。2021 年 11 月，在獲得 PCC 提名 9 個月後，INS018_055 在澳大利亞的首次人體微劑量試驗中完成首批健康受試者給藥。該項人體微劑量試驗結果超出預期，展現了候選藥物良好的藥代動力學和安全性特徵， 不僅完成了 AI 製藥臨牀概念驗證，還為後續臨牀試驗奠定了基礎。
在新西蘭和中國進行的 I 期試驗中，INS018_055 分別在 78 名和 48 名健康受試者中進行了測試，完成了單次劑量遞增 （SAD）和多次劑量遞增（MAD）隊列研究。國際多中心 1 期臨牀試驗得出了一致的結果，表明 INS018_055 具有良好的安全性、耐受性和藥代動力學 (PK) 特徵，支持後續 2 期臨牀試驗開展。
英矽智能聯合首席執行官兼首席科學官任峯博士表示，“結合人工智能方法與人類智能經驗，我們成功提名了 INS018_055 這款具有全球首創潛力的新穎抗纖維化抑制劑，同時在早期藥物發現過程中大幅降低了時間和成本投入。
基於積極的臨牀前和已有臨牀數據，我們期待 INS018_055 在 2 期臨牀研究中有良好的表現，為患者提供新的治療選擇，同時為 AI 製藥行業帶來更堅實的例證。”
截至文章發表，使用 INS018_055 治療 IPF 的兩項隨機、雙盲、安慰劑對照 2a 期臨牀試驗正在中美兩地同步開展中，旨在評估候選藥物的安全性、耐受性、藥代動力學特徵，並評估其針對 IPF 患者肺功能的初步療效。INS018_055 的持續進展有望為全球 500 萬罹患這種致命疾病的患者帶來希望。
英矽智能的藥物發現流程由其經驗證、可商業化的自研人工智能藥物研發平台 Pharma.AI 驅動，該平台橫跨生物、化學和臨牀醫學領域，作為先進的生成式人工智能工具，為生物製藥行業提供研發助力。
在 Pharma.AI 的支持下，英矽智能正在纖維化、腫瘤、免疫、老齡化相關疾病等多個領域為醫療保健帶來突破。自 2021 年來，英矽智能已搭建涵蓋 30 餘條管線的多元化療法組合，提名 18 款臨牀前候選化合物，並將其中 6 個領先項目推進到臨牀階段。
本文來源：Insilico Medicine，原文標題：《從算法開發到 2 期臨牀，詳解全球首款 “AI 藥物” 研發歷程》
