Ainnocence

3个月前发布 22 00

AI 重构药物发现的成本与效率边界

收录时间:
2025-05-28
AinnocenceAinnocence
在人类对抗疾病的征程中,药物发现的高成本与低成功率始终是难以逾越的鸿沟。Ainnocence 凭借生物医学与计算机科学的深度交叉创新,构建了覆盖小分子与大分子的智能设计平台,以 AI 驱动的 “数据模拟 – 虚拟筛选 – 湿实验验证” 全流程优化,重新定义了药物研发的效率范式,让 “治愈棘手疾病” 从愿景走向可落地的科学路径。

一、核心使命:让 “不可成药” 成为历史

Ainnocence 的诞生源于对行业痛点的深刻洞察:传统药物发现平均耗时 10-15 年、成本超 20 亿美元,且 90% 以上候选分子因疗效或毒性问题折戟临床。创始人潘路荣指出:“我们的目标是赋予研发团队‘AI 驱动的显微镜与望远镜’—— 既能在原子尺度精准设计分子,又能在系统层面预测成药潜力,让每一个科学假设都能以最低成本验证。”

(一)技术破局点

  • 算力驱动的分子宇宙探索:利用深度学习模型在短时间内模拟数十亿个分子与靶点的相互作用,突破传统高通量筛选(HTS)每日数万样本的规模限制;
  • 干湿实验的智能闭环:通过 AI 预测缩小候选分子范围,将湿实验次数减少 90% 以上,显著降低实验成本与时间投入。

二、技术架构:从靶点到分子的智能设计体系

(一)多模态靶点解析

  • 蛋白质结构预测
    基于 AlphaFold2 及自研算法,仅需靶点氨基酸序列即可预测其三维结构(包括动态构象变化),支持 GPCR、激酶、离子通道等复杂靶点的结合口袋分析;
  • 靶点 – 疾病关联挖掘
    整合百万级文献数据与临床基因组学信息,构建 “靶点 – 通路 – 疾病” 关联网络,辅助识别潜在成药靶点(如癌症驱动基因的变构位点)。

(二)小分子设计引擎

1. 生成式分子设计

  • 对抗生成网络(GAN)
    根据靶点结合口袋特征生成全新分子骨架,支持 “从头设计”(De novo design)与已知药物的结构优化(如降低代谢速率、提高血脑屏障穿透性);
  • 属性预测模块
    实时评估分子的成药属性(如 Lipinski 五规则合规性、CYP450 代谢风险),自动过滤 “类药性” 不足的候选分子。

2. 分子动力学模拟

  • 基于 NVIDIA GPU 集群的并行计算,对 Top 1000 候选分子进行全原子动力学模拟:
    • 预测分子 – 靶点结合自由能(ΔG),筛选亲和力 < 10nM 的分子;
    • 模拟体内代谢路径,提前排除易产生毒性代谢物的结构。

(三)大分子设计平台

  • 抗体 – 抗原结合预测
    利用 Transformer 模型分析抗体 CDR 区与抗原表位的互补性,设计高特异性单克隆抗体(如肿瘤抗原靶向抗体);
  • 蛋白质 – 蛋白质相互作用(PPI)抑制剂
    针对传统小分子难以干预的 PPI 靶点(如 PD-1/PD-L1),设计肽类或纳米抗体抑制剂,突破空间位阻限制。

三、应用案例:AI 如何将 “序列信息” 转化为 “治疗希望”

(一)癌症靶点的快速响应

某药企提供 KRAS G12C 突变体的序列信息,Ainnocence 平台执行以下流程:
  1. 靶点建模(2 小时)
    预测突变体的开关口袋构象,识别与 GDP 结合的失活态特异性结合位点;
  2. 虚拟筛选(4 小时)
    从自建的 10⁹分子库中筛选出 12,345 个潜在结合分子,基于结合能排序后锁定前 500 个;
  3. 湿实验验证(2 周)
    合成 Top 20 分子并进行 SPR 检测,发现 3 个分子的 KD 值 < 50nM,其中 AIN-001 在细胞实验中显著抑制 KRAS 信号通路。

(二)罕见病药物的低成本开发

针对某孤儿病靶点(年患者不足千人),传统研发因商业价值低而无人问津。Ainnocence 通过 AI 驱动的 “无动物实验” 流程:
  • 虚拟设计 5000 个分子,预测其中 120 个具有理想药代动力学属性;
  • 利用类器官模型进行毒性与疗效验证,最终筛选出 2 个候选分子,总研发成本 < 200 万美元,较传统方法降低 90%。

四、行业价值:重新定义药物发现的 “投资回报率”

(一)效率与成本的双重颠覆

  • 时间压缩:早期靶点验证周期从 18 个月缩短至 2-3 个月,临床前候选分子(PCC)确定效率提升 8 倍;
  • 成本降低:单个项目的研发成本从数亿美元降至千万美元级别,尤其惠及中小型生物科技企业。

(二)开放生态赋能产业

  • SaaS 化服务平台
    药企可通过 API 接入 Ainnocence 的分子设计系统,按使用量付费(如每 10⁶次虚拟筛选收费 $10,000),避免自建算力中心的巨额投入;
  • 开源工具链
    发布开源靶点预测工具 Ainnocence-Target,已被全球 500 + 实验室用于早期靶点评估,推动行业协作创新。

(三)伦理与可持续性

  • 减少动物实验:AI 虚拟筛选使临床前阶段的实验动物使用量减少 70%,符合 3R(替代、减少、优化)伦理原则;
  • 加速罕见病治疗:通过低成本开发模式,推动 “高未满足需求” 领域(如神经退行性疾病、罕见癌症)的药物上市,体现技术的社会价值。

五、未来图景:AI 驱动的 “药物发现 2.0”

Ainnocence 的终极目标是构建全自动药物发现平台
  • 多组学数据整合:结合患者基因组、蛋白质组、代谢组数据,实现 “一人一药” 的个性化分子设计;
  • 量子计算协同:与 IBM 量子计算团队合作,模拟量子尺度的分子 – 靶点相互作用,解决传统经典力学无法预测的电子效应;
  • 从分子到临床的全链条 AI:开发临床前毒性预测模型、临床试验方案优化算法,将药物发现与开发周期压缩至 5 年以内。
潘路荣总结:“Ainnocence 不是替代科学家,而是赋予他们超能力 —— 让每一个创意都能快速转化为可验证的假设,让每一个靶点都能找到命中它的‘智能子弹’。我们正在见证的,是药物发现从‘艺术’向‘精确科学’的历史性跨越。”

 

立即合作:访问 Ainnocence 官网,让 AI 成为您药物发现旅程中的智能伙伴,共同书写治愈疾病的新篇章。

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