《紐約時(shí)報(bào)》高級科技記者約翰·馬爾科夫曾說過,，“人工智能就像把新榔頭,，每個(gè)領(lǐng)域都是顆釘子，都可以敲一下,?！彪S著人工智能技術(shù)的成熟,，AI去敲醫(yī)藥領(lǐng)域這顆釘子已是可以看見的事實(shí),。當(dāng)人工智能大步邁進(jìn)制藥行業(yè),，兩者之間會(huì)擦出什么樣的火花呢？
本文首發(fā)于智能相對論,，作者顏璇,，以下帶來億歐智庫精選：
在藥物保健這個(gè)領(lǐng)域，AI這把榔頭來勢洶洶,，先有AI制藥企業(yè)晶泰科技完成了約1500萬美金的B輪融資,，后有制藥巨頭羅氏以19億美金收購腫瘤大數(shù)據(jù)公司FlatironHealth的全部股份,，積極布局?jǐn)?shù)字化和AI。
在制藥這件事上,，AI正在全面提升人類的效率
新藥研發(fā)周期長,、投入大、持續(xù)時(shí)間久,、效率低，一直是醫(yī)藥領(lǐng)域的“心腹大患”,。根據(jù)塔夫特藥物發(fā)展研究中心的數(shù)據(jù),，一款新藥的面市從藥物發(fā)現(xiàn)到獲得FDA批準(zhǔn)平均大約需要96.8個(gè)月。而在成本上,，德勤的數(shù)據(jù)顯示,，自2010年以來，12家主要制藥公司的獲批藥物開發(fā)成本已經(jīng)增加了33％,，每年約16億美元,。
AI的加入，讓人看到了可喜的改變,。根據(jù)TechEmergence的研究報(bào)告,，AI可以將新藥研發(fā)的成功率從12%提升至14%， 這僅有的2%的增長不容小覷,，可以為整個(gè)生物制藥行業(yè)節(jié)省數(shù)十億美元,，同時(shí)，還可以省下很多研發(fā)時(shí)間,。
谷歌和斯坦福的研究人員致力于利用深度學(xué)習(xí)開發(fā)虛擬篩選技術(shù),，以取代或增強(qiáng)傳統(tǒng)的高通量篩選（HTS）過程，并提高篩選的速度和成功率,。
另外,，除了成功率，我們還可以用AI在風(fēng)險(xiǎn)率上面“做文章”,。據(jù)高盛在16年年底的一份人工智能報(bào)告顯示,，通過實(shí)施機(jī)器學(xué)習(xí)和AI，在獲批藥物的平均年度開發(fā)成本為16億美元（包括與失敗藥物相關(guān)的成本）,，或者失敗藥物的年度成本為300億美元（這筆資金完全可以平均分配給獲批的藥物群）的情況下,，人們有望將藥物開發(fā)與發(fā)現(xiàn)的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)減半。如此,，到2025年,，全球制藥行業(yè)每年即可節(jié)省約260億美元。
除了提高效率,，AI制藥還有哪些可能
經(jīng)過走訪一些公司,，智能相對論分析師顏璇了解到AI制藥目前至少可以做到這些,。
1.填上兒童用藥的坑。
長期以來,，由于兒童專用藥不足,，很多患兒都會(huì)服用成人藥，而成人藥里所謂的“兒童酌減”存在著巨大的用藥安全風(fēng)險(xiǎn),。根據(jù)國家藥物不良反應(yīng)監(jiān)測結(jié)果顯示,，中國兒童用藥不良反應(yīng)發(fā)生率為12.9%，其中新生兒高達(dá)24.4%,，分別是成人的2倍和4倍,。因用藥不當(dāng)，我國每年約有3萬名兒童耳聾,，約有7000名兒童死亡,。
為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的局面呢？據(jù)中國婦女報(bào)報(bào)道,，在藥品生產(chǎn)企業(yè)看來,，兒童藥的各項(xiàng)指標(biāo)比成人藥更嚴(yán)謹(jǐn)，劑型比成人藥要求更高,，各方面的要求也更加嚴(yán)格,。兒童藥品臨床試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)大，而適用年齡層窄,，口味還需特殊調(diào)整,，這都增加了企業(yè)的生產(chǎn)和研發(fā)成本。
除了兒童用藥要求更高之外,，還有一個(gè)原因是供給方太少,，在我國，全國藥品生產(chǎn)企業(yè)有8000多家,，其中專門生產(chǎn)兒童用藥的企業(yè)僅占0.1%,，也就是只有8家生產(chǎn)兒童專用藥品。
從這個(gè)現(xiàn)狀來看,，AI助力兒童用藥的研發(fā)十分必要,。
首先，AI在數(shù)據(jù)上絕對是個(gè)中高手,。AI藥物研發(fā)的底層核心就是知識圖譜,，其實(shí)質(zhì)就是將來自實(shí)驗(yàn)室的理化數(shù)據(jù)、各種期刊文獻(xiàn)中的研究成果,、以及臨床數(shù)據(jù)等原本沒有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)連通,，將離散的數(shù)據(jù)整合在一起，從而提供有價(jià)值的決策支持,。通過AI掌握的數(shù)據(jù),，我們可以去實(shí)驗(yàn)不同的藥量所產(chǎn)生的影響,，最終找到最準(zhǔn)確的用量，還可以進(jìn)行藥物口味的數(shù)據(jù)管理,。而這一切,，周期不會(huì)太長，消費(fèi)者也不需要為此承擔(dān)太多的成本,。
其次,，兒童用藥市場其實(shí)頗有潛力，有待企業(yè)挖掘,。AI通過機(jī)器學(xué)習(xí),，不但可以加速時(shí)間，還可以提高到達(dá)后期試驗(yàn)階段藥物的成功概率,。如果AI可以減少藥物試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，就可以為大型制藥公司節(jié)約大量成本,，使其能夠騰出資源集中于尋找更有潛力的機(jī)會(huì),。
2.讓中藥變得可靠。
全國政協(xié)委員,、北京順天德中醫(yī)醫(yī)院院長王承德在接受記者采訪時(shí)表示,，中藥院內(nèi)制劑是中醫(yī)院的一大特色，但是,，眾多制劑因?qū)徟щy而放棄使用,。為什么審批困難呢？關(guān)鍵在于一個(gè)“可靠性”,。
雖然市面上還是存在很多療效上佳的中藥,，但事實(shí)上的安全并不是純粹的安全，還是有很多潛在的未知的危險(xiǎn)因素,。許多人并不信任中藥,，因?yàn)榇蟛糠种兴幎紭?biāo)明不了具體的分子學(xué)藥理機(jī)制及毒副作用。在中藥藥劑里,，我們無法知道某味草藥的有效成分到底是哪個(gè)分子,，它又是如何發(fā)揮作用的。相比之下,，西藥更能得到人們的信任,，它有著大量的臨床數(shù)據(jù)和科學(xué)理論的支撐，西藥的說明書上能清楚地標(biāo)明該藥的藥理作用和不良反應(yīng)發(fā)生的概率,。
所以,，如果能把AI藥物發(fā)現(xiàn)的技術(shù)用于中藥研究，將是中藥發(fā)展的一個(gè)里程碑,。
比如,，AI通過深度學(xué)習(xí),，構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，吸收所有已知的單步有機(jī)化學(xué)反應(yīng),，解構(gòu)藥物里的分子,，嘗試任何單一步驟中可以使用的化學(xué)反應(yīng)，重復(fù)應(yīng)用這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來規(guī)劃多步驟有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的合成,，直到得到中藥的藥理和毒理機(jī)制,。簡單來說，就是將藥湯里的所有化學(xué)物質(zhì)都分離出來,，通過化學(xué)反應(yīng)和臨床數(shù)據(jù),，找到那個(gè)真正有效的化學(xué)物質(zhì)，并將其它化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行一一的分析,。
事實(shí)上,，這類技術(shù)的雛形已經(jīng)存在，只是還沒有應(yīng)用于中藥研究,。德國明斯特大學(xué)有機(jī)化學(xué)家和人工智能研究員MarwinSegler以及他的同事就開發(fā)了這樣一款A(yù)I工具,，這款A(yù)I工具能夠預(yù)測在任何單一步驟中可以使用的化學(xué)反應(yīng)，工具重復(fù)應(yīng)用深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來規(guī)劃多步驟合成,，解構(gòu)所需的分子,，直到它最終得到可用的啟動(dòng)試劑。
法規(guī)監(jiān)管是最大問題
AI制藥仍處在一個(gè)孤島,，除了數(shù)據(jù)來源,、生物學(xué)發(fā)展以及市場競爭等要素會(huì)成為其發(fā)展過程中的挑戰(zhàn)，AI制藥最大的問題是,，AI藥物是否會(huì)受到與人工藥物同樣的法規(guī)監(jiān)管,。
目前，因?yàn)樯飳W(xué)的復(fù)雜性,，還沒有直接的與AI制藥相關(guān)的產(chǎn)品被批準(zhǔn)發(fā)行,，AI在制藥行業(yè)主要起到的是協(xié)助作用，包括藥物挖掘,、深度學(xué)習(xí)算法分析數(shù)據(jù)以及預(yù)測新藥有效性等,，但這只是AI進(jìn)軍制藥行業(yè)初步的結(jié)果。
在以后,，AI將會(huì)更大范圍和更深層次地滲透醫(yī)藥領(lǐng)域,。 譬如GSK與指導(dǎo)藥物研發(fā)的初創(chuàng)公司Exscientia在藥物研發(fā)達(dá)成戰(zhàn)略合作，Exscientia通過AI藥物研發(fā)平臺為GSK的10個(gè)疾病靶點(diǎn)開發(fā)創(chuàng)新小分子藥物,，并且針對這些靶點(diǎn)藥物發(fā)現(xiàn)臨床候選藥物,。
在這之前，我們應(yīng)該考慮的是,，我們也許在幾年后就可以拿出一個(gè)完全由AI自主研發(fā)的藥物出來,，但是,，我們的藥物監(jiān)管法規(guī)是否準(zhǔn)許AI藥物的大范圍發(fā)行，AI藥物對醫(yī)藥行業(yè)的業(yè)態(tài)又會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響,？
我們要明確的是,，法規(guī)監(jiān)管光看藥物的有效性是不夠的。藥物的有效性是一個(gè)比較特別的概念,，在這里,，“有效”具有辯證性、相對性和動(dòng)態(tài)性,，并沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn),。在涉及生命的領(lǐng)域里，容錯(cuò)率低,，事實(shí)上的有效并不意味著法律上的安全,。在未來，AI藥物可能會(huì)頗受人們爭議,，和如今的轉(zhuǎn)基因作物面臨相同的處境,。
醫(yī)藥行業(yè)一直以來都是國家重點(diǎn)監(jiān)管的行業(yè)之一，屬于典型的政策驅(qū)動(dòng)行業(yè),。當(dāng)AI藥物出現(xiàn)時(shí)，法律法規(guī)應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn),，及時(shí)修改完善,，甚至針對AI藥物形成一套其獨(dú)有的法規(guī)制度。