華爾街日報》對抗疾病新希望!ChatGPT核心技術不只能聊天,更能用來研發新藥

2023-01-05 08:49

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據計算生物學家說,自然語言處理在藥物研發領域的應用依然面臨著很大阻礙。他們指出,若是對現有以蛋白質為基礎的藥物進行過多調整,可能會產生意想不到的副作用,此外,完全由人工合成的藥物分子需要經過嚴格的測試,以此確保它們對於人體的安全性。

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然而,如果自然語言演算法能夠達到使用者期望的效果,它將為AI改變藥物研發這一前景注入新的力量。以往人們也曾試圖利用AI,但由於技術上的局限或是缺乏數據,效果並不好。支持一方指出,考慮到自然語言處理最近取得的進展,加之蛋白質測序成本大幅下跌使得氨基酸序列數據庫變得十分龐大,上述兩個問題已在很大程度上得到克服。

病毒、疫苗、實驗室、研發。(美聯社)
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鑑於這項技術尚處於早期階段,企業暫時將重點放在了利用蛋白質-語言模型來增強已知分子上,例如提高候選藥物的療效。舉例來說,以天然形成的單克隆抗體為起點,這些模型能夠對其氨基酸序列提出調整建議,從而提升療效。

在8月份發表於網路的一篇預印版文章中,Absci的研究人員利用這種方法來強化抗癌藥物曲妥珠單抗(Trastuzumab),讓這種以抗體為基礎的藥物能夠與癌細胞表面的靶點結合得更緊密。結合度更高或許意味著患者可以使用更少的劑量,藥物療程也會縮短,同時副作用也會降低,這些都會讓患者受益。

在今年3月發表於《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的另一篇文章中,來自麻省理工學院(MIT)、清華大學以及華深智藥(總部位於中國)的研究人員利用蛋白質-語言模型改造了一種新冠候選藥,將一種原本僅對Alpha、Beta及Gamma變種有效的藥物變成了還能對付Delta病毒株的「四合一」藥物。

圓壹智慧是一家在中美兩地開展業務的初創企業,據其創始人兼首席執行官潘麓蓉說,該公司幫助客戶利用此類模型來修改動物蛋白質,例如兔子體內的抗體——這也是藥物研發的常見起點——將其轉變為能夠與人類生理機能相容的形式。

然而眼下,製藥企業已不滿足於修改已知蛋白質,它們把目光投向了所謂的「從無到有」來合成分子。

美國聯邦食品暨藥物管理局與美國疾病管制與預防中心CDC13日宣布,各州暫停使用嬌生公司研製的新冠疫苗。(美聯社)
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Genentech表示,最近的一項實驗顯示,研究人員有可能設計出一種能夠像帕妥珠單抗(Pertuzumab)一樣與同一種細胞靶點結合、但卻具有全新氨基酸序列的抗體。帕妥珠單抗是一種乳腺癌藥物,Genentech以品牌名Perjeta在市面上銷售該藥。該公司執行董事理查德·波諾(Richard Bonneau)說,他們的科學家只給蛋白質-語言模型提供了靶點和抗體所需的三維圖形——這是決定蛋白質功能的主要因素。波諾的初創企業Prescient Design去年被Genentech收購後,他便加入了後者。

Absci和華深智藥也在同製藥企業合作,利用「從無到有」的方法為癌症和自身免疫性疾病研製藥物。據麥克萊恩說,Absci 1月份時宣布攜手默克公司,共同研究三種藥物靶點。一名默克公司發言人表示,默克已開展一系列合作,目的都是為了探索AI在藥物研發領域的潛能。華深智藥創始人兼首席執行官彭健說,該公司上月已與兩家大型藥企簽約,將共同對付先前無藥可醫的疾病。

「藥物研發領域的所有難題都由來已久,人們一直等著能有一波新技術將它們破解。」圓壹智慧的潘麓蓉博士說,「這確實是一套顛覆性的方法。」

許多計算生物學家預計,最終,蛋白質-語言模型的用處將不僅體現在加快藥物研發上。他們談到,同樣的技術也許會用於製造更好的酶,進而應用到塑膠降解、廢水處理和石油泄漏清理等環保領域。

「蛋白質是生命的主力軍。」ProFluent Bio的邁達尼博士說,「有了它們,我們才能呼吸,才能看見東西;有了它們,環境才得以延續;有了它們,人類才有健康與生病一說。如果我們能設計出更好的主力軍,或是新的主力軍,這套技術的應用範圍可能真的會很廣。」

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