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智东西|AI是否能成为新冠特效药？全球多家制药公司使用AI攻关新药( 二 )


制造抗病毒药物很难 ， 主要有以下三个原因 。
首先 ， 病毒是病原体世界中的“斯巴达人”：它们高效、野蛮 ， 是逃避人类免疫系统的专家 。 病毒直径约20到250纳米 ， 仅有几个简单的组成部分 ， 靠劫持宿主细胞进行繁殖 ， 并经常在离开时破坏这些细胞 。 他们有无数技巧来掩饰自己的存在 ， 包括防止感染的细胞发出分子遇险信号等 。 加拿大皇后大学（Queen’sUniversity）病毒学家Colpitts说：“因为病毒真的很小 ， 组成部分也不多 ， 所可以被用作药物靶标的蛋白质其实并没有多少 。 ”
其次 ， 病毒可以快速复制 ， 通常数小时或数天即可翻倍 。 这种遗传物质的不断复制使病毒能够迅速进化 ， 产生能够避开药物作用的突变 。 所以当只使用单一一种药物治疗时 ， 艾滋病病毒很快就会产生抗药性 。 这就是为什么治疗HIV感染需要使用抗病毒药混合物 。
最后 ， 与在人类细胞外部独立存在的细菌不同 ， 病毒会入侵人类细胞进行繁殖 ， 因此 ， 任何用于消除病毒的药物都需要杀死宿主细胞 。 如果药物无法区分病毒和细胞 ， 则将会引起严重的副作用 。 从事抗病毒药物研发已有三十多年的Carter说“这两者确实很难区分 。 ”
除了病毒本身特点带来的研发困难 ， 资金问题也是阻碍防病毒药物研发很重要的一部分 ， 因为研发抗病毒药很少能盈利 。 伦敦经济学院的健康政策研究人员估计 ， 开发一种新药的平均成本为10亿美元 ， 而癌症和其他特殊药物的平均成本高达28亿美元 。 Carter表示 ， 由于抗病毒药通常仅在疾病流行期间服用 ， 因此公司很少能收回开发药物所花费的资金 ， 更不用说获得利润了 。
三、多家制药公司联合开发新药 ， 药物研发技术亟待突破
位于德国海德堡的独立研究机构BioMedX的董事总经理ChristianTidona说：“如果想要改变现状 ， 逐步改进方法是没有用的 ， 药物研发需要突破性的新技术 。 ”
Iktos的AI平台是由药物化学家和人工智能专家创建的 。 为了应对SARS-CoV-2 ， 该公司使用了生成模型（generativemodels ， 即生成新数据的深度学习算法）来“想象”分子结构 。
Iktos首席执行官兼联合创始人马修说 ， 根据新药物所需达到的条件 ， Iktos的AI平台可以提出并检测约100万种化合物 。 这是一个反复的过程：每个阶段 ， 系统都会生成100种虚拟化合物 ， 并使用预测模型对它们进行测试 ， 以了解它们距离目标条件的接近程度 。 然后将测试结果用于设计下一批化合物 。
他说：“就像我们有一位非常快的化学家一样 ， 他正在设计化合物 ， 测试化合物 ， 根据得到的数据再设计另一批化合物 。 ”
尽管这台计算机不如人类化学家聪明 ， 但它的速度要快得多 ， 它可以探索科学家所称的“化学空间”（chemicalspace） ， 即所有可能的有机化合物 。 未开发的化学空间是巨大的：生物化学家估计 ， 至少存在1063种可能的类药物分子 ， 但其中有99.9％从未合成过 。
尽管需要大量的测试和计算 ， 设计化合物并不是新药研发最困难的部分 。 设计好药物模型后 ， 必须对其进行合成 ， 而且合成新化学物质的过程在200年中并没有发生太大的改变 ， 依旧依靠人工操作 。 合成过程可能需要几天的时间 ， 接下来可能需要数月至数年的时间对其进行优化以便于量化生产 。
智东西|AI是否能成为新冠特效药？全球多家制药公司使用AI攻关新药
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这就是马修渴望将Iktos的AI生成的分子结构发送给SRIBiosciences的Collins团队的原因 。 在获得国防部高级研究计划局（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency）的1380万美元资助后 ， SRIBiosciences在过去四年中已能实现合成过程自动化 。 柯林斯说 ， 该公司的名为“SynFini”的三种自动化套件可以在数小时或数天内生产出新的化合物 。
在化合物合成过程中 ， 机器学习软件会先提出制造所需分子的可能途径 ， 接下来 ， 使用少量的混合化学成分将化合物打印出来以观察它们如何反应来测试机器学习所提出的路径 。 如果生产出正确的化合物 ， 则平台将对其继续进行测试 。 最终 ， 一台台式化工厂就合成了目标化合物 。


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