華科精準聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術官劉文博正在調(diào)試手術機器人設備。受訪者供圖

醫(yī)藥學發(fā)展到今天，新藥研發(fā)仍是一場九死一生的“冒險”，臨床失敗率極高。有人統(tǒng)計，新藥研發(fā)平均需要耗時10年、耗資10億美元，并且成功率不足10%。

為什么這么難？以癌癥為例，如果腫瘤是一把鎖，靶點是鎖眼，藥就是鑰匙，為了找到最合適的那把，科研人員需要耗費大量精力、財力去篩選。

眼下，大模型時代的人工智能正在悄然賦能千行百業(yè)。在被譽為“中國藥谷”的大興生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)基地，已經(jīng)有企業(yè)、科研院所通過這項新技術去尋找“新鑰匙”。新藥研發(fā)“10年10億美元10%成功率”的傳統(tǒng)“魔咒”正在被打破。在醫(yī)療機器人研發(fā)領域，人工智能也在大展拳腳。

藥企引進信息科學專業(yè)人才

與印象里藥企研發(fā)團隊全都穿著白大褂做實驗不同，熱景生物公司的新藥發(fā)現(xiàn)與設計研究中心，有一部分人平時面對的是電腦屏幕上的數(shù)據(jù)和藥物分子模型。

這支團隊的核心成員來自清華大學、北京大學、中國科學院、中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院、北京協(xié)和醫(yī)學院、美國馬薩諸塞大學、約翰·霍普金斯大學、德雷塞爾大學等國內(nèi)外頂尖高校及科研院所，且具備信息科學、制藥工程、生物技術等專業(yè)背景。這不難理解，引入人工智能研發(fā)新藥屬于交叉學科，需要很多專業(yè)的人才一起努力。就在前不久，他們的研究成果還發(fā)表在了國際權(quán)威期刊上。

“計算機技術輔助研發(fā)新藥并不是新概念，我國早在上世紀80年代就有科學家開始嘗試。但受限于當時的技術，只能形成簡單模型，很難落到企業(yè)層面?！敝行呢撠熑嗽S立達說，近年來，隨著算力、實驗技術的突飛猛進，藥企在發(fā)展過程中沉淀的大量珍貴數(shù)據(jù)有了更多“用武之地”。相比于信息技術企業(yè)，藥企搭建人工智能算法模型也因此獲得了一定優(yōu)勢?！拔覀兾战梃b前沿技術建立自己的算法流程，再依托公共數(shù)據(jù)庫和企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)對模型進行訓練，能讓它變得更‘聰明’?！?/p>

與新藥發(fā)現(xiàn)與設計研究中心同處一棟樓的，是熱景生物的大量專業(yè)實驗室。人工智能模型得出的計算結(jié)果，會在實驗室進行多輪驗證，進一步改進藥物分子結(jié)構(gòu)，獲得更好療效。除了借助人工智能算法模型發(fā)現(xiàn)“新鑰匙”，熱景生物還期待著它能找到“新鎖眼”，也就是新靶點，到那時，企業(yè)也將增加一條全新的賽道，并處于領跑位置。

5秒鐘即可生成分子結(jié)構(gòu)式

藥物分子經(jīng)過核磁共振，會在電腦上得到一串原始碳譜數(shù)字，這就好似它的“身份證號”。將這串數(shù)字輸入人工智能解譜系統(tǒng)，只需短短5秒，就生成了多個分子結(jié)構(gòu)式，再經(jīng)過科研人員人工驗證，即可獲取“正確答案”。

這聽起來有點科幻的一幕，發(fā)生在中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)院藥物研究所。研究員、博士生導師汪小澗，是解譜系統(tǒng)的研發(fā)帶頭人，“將碳譜轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)式，是研發(fā)新藥的關鍵一步。即便經(jīng)驗豐富的專業(yè)人士操作，也需要3到5天。短短5秒，可能連‘身份證號’還沒看全?！?/p>

藥物研究所的科研人員們，擅長在天然產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)新藥。比如用于治療慢性肝炎的雙環(huán)醇，就是從五味子中提取出來的，協(xié)和藥廠平均年銷售額在10億元以上。如果新藥發(fā)現(xiàn)能夠提速，不僅患者有了更多治療方案，科研人員也將獲得更多經(jīng)費支持，實現(xiàn)良性循環(huán)。

可研發(fā)新藥是個需要“坐冷板凳”的苦差事。汪小澗統(tǒng)計過，他帶的研究生，如果用傳統(tǒng)的篩選方法，平均每年每人只能合成20至40個分子，大多數(shù)分子還沒到達臨床階段就宣告“夭折”，如果借助人工智能解譜系統(tǒng)，獲取的分子數(shù)量可以至少增加一倍，研發(fā)新藥的成功概率也會有所增加。

這套解譜系統(tǒng)上線2年來，已經(jīng)吸引上萬名天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)化學從業(yè)者使用?！艾F(xiàn)階段，人工智能還僅僅是一種輔助工具，新藥研發(fā)還需要遵循傳統(tǒng)規(guī)律開展臨床試驗?！蓖粜菊f，希望和有實力的藥企一起合作用好臨床數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)擴容，提高精準度，“如果我們合成的20個分子中，有2到3個到達臨床階段甚至成為新藥，那將是人工智能巨大的成功?！?/p>

智能機器人精準導航手術路徑

去年8月，西安一位體重僅2斤4兩的早產(chǎn)兒，在出生3天后突發(fā)腦出血。孩子年齡太小，腦出血的面積又比較大，精準、微創(chuàng)進行手術的難度非常大。經(jīng)慎重評估，醫(yī)生決定使用華科精準公司微型機器人實施腦內(nèi)血腫穿刺外引流術，不僅精準定位了病灶，還成功清除了14毫升積血。

華科精準公司是“中國藥谷”園區(qū)企業(yè)，研發(fā)的多款手術機器人已輔助醫(yī)生開展了2萬多臺神經(jīng)外科手術。公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術官劉文博說，有相當比例的神經(jīng)外科患者，其病灶位于顱內(nèi)深部，需要醫(yī)生先進行準確定位，再完整安全地切除病灶。過去，為了實現(xiàn)微創(chuàng)精準的手術路徑設計和術中引導，需要在患者清醒的狀態(tài)下往顱骨上打4到5顆釘子用來固定框架，患者的痛苦可想而知，且術中操作調(diào)整角度和入路存在一定限制。對于醫(yī)生而言，就像是在不切開西瓜的情況下，精準取出一粒特定的西瓜籽，難度非常之大。

如今，人工智能技術發(fā)展突飛猛進，神經(jīng)外科手術機器人可以使患者免受諸多痛苦，也可以大大減輕醫(yī)生的操作壓力。華科精準手術機器人自帶“導航系統(tǒng)”——隨著機械臂擺動，機器人的3D結(jié)構(gòu)光可在1分鐘內(nèi)掃描患者面部上百萬個點云，機器人的手術軟件，融合了多模態(tài)影像處理技術、組織三維重建技術和高精度配準技術，可以快速將患者腦部精細的結(jié)構(gòu)和手術工具位置信息在顯示屏上直觀地呈現(xiàn)出來。經(jīng)過系統(tǒng)精密的計算，提供最便捷、最安全的手術路徑和術中手術引導。這樣一來，“西瓜籽”在哪里、怎樣取出“西瓜籽”，一目了然。

【新聞內(nèi)存】

作為本市醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主陣地，大興生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)基地積極引進人工智能、大數(shù)據(jù)與醫(yī)藥健康交叉融合項目，持續(xù)推動生命健康產(chǎn)業(yè)前沿技術在園區(qū)落地生根。目前，園區(qū)“AI+醫(yī)療”項目初步聚集，已引入深度制耀、中科基因等AI人工智能醫(yī)藥創(chuàng)新企業(yè)，打造生物樣本庫及生物信息智算中心，將生物技術與人工智能深度融合，以“政產(chǎn)學研醫(yī)”協(xié)同創(chuàng)新共建模式，打造AI生物醫(yī)藥優(yōu)質(zhì)項目服務和孵化平臺。

（北京日報記者 陳強）