在寻找新分子,抗体和作用机制的潜在空间。

利用人工智能的力量

2022年1月7日

人工智能正在推动药物的发现和开发过程

在过去的几十年中,我们目睹了机器学习(ML)和人工智能(AI)在语言翻译,股票交易和太空探索等应用中的力量。虽然AI的许多面向众多的公开用途是由技术领域推动的,但世界各地的科学家也一直在努力利用它来提出更大的问题和解决人类生物学和疾病的棘手挑战。

“传统的药物开发过程是线性和顺序的,”基因泰克研究和早期开发(gRED)组织的副总裁兼神经科学主管Casper Hoogenraad说。bob下载地址“bob下载地址研究人员根据疾病生物学或人类遗传学,从一个调控失调的单一靶点开始,然后找出可能调节该靶点活性的治疗方法,无论是小分子、RNA方法,还是大分子,如抗体。”在药物发现和医疗保健领域,ML等先进的人工智能工具比以往任何时候都更加重要,因为药物开发人员正在超越熟悉的目标领域,并正在应对越来越具有挑战性的目标,以治疗需求高度未满足的更复杂疾病。

科学家们正在利用这些工具挖掘数据,以以前无法达到的规模和速度,获得传统方法无法获得的见解。

随着我们继续推动药物发现的界限,我们需要新的方法,让我们提出超出单一目标或生物途径的问题。我们需要了解众多潜在的药物目标如何共同推动疾病。
Azad Bonni神经科学高级副总裁兼珍氏疾病,罗氏制药研究和早期发展(Pred)bob下载地址

为了实现这一点,我们需要更好、更高的吞吐量和更并行的工作方式。基因泰克公司和罗氏公司正在努力实现这一目标,将先进的计算方法与创新的研究方法相结合,以获得成倍的收益。bob下载地址这使我们能够提出更大的问题,并在我们对人类生物学的理解上取得巨大的进步。反过来,这种增强的洞察力揭示了新的治疗靶点,并告知了新药物的设计和优化。

利用人工智能

Genentech和罗氏目前正在将ML应用于疾病领域和治疗模式,目标是为药物发现创造更好的模型,具有预测性、生成性和可解释性。这三种模型特性可用于预测特定分子是否能接近目标;生成一个分子与目标结合;并解释目标和分子之间是如何相互作用的。

“例如,ML已成为一种非常宝贵的工具,可以发现来自大规模规模的蜂窝分析数据的关系,”Roche Pharma合作的研究技术负责人Barbara Lueckel说。bob综合坑人bob下载地址“我们也在使用ML预测蛋白质结构的令人兴奋的进展,最终承担了复杂分子的新药物设计的承诺。”

我们想要了解极其复杂的生物网络是如何在疾病中失灵或失调的,并确定干预恢复健康的最佳点。人工智能已经改变了这个领域,我们正在进一步构建这项技术,以实现我们用传统方法无法发现的发现。
Tommaso Biancalani.基因泰克AI/ML高级首席科学家和主任

例如,我们的AI / mL,传染病和计算化学部门的Genentech科学家也使用AI发现新的抗生素。为了消除细菌病原体,抗生素必须穿透靶的外层(膜)。但病理原制定了方法以保持抗生素脱落,并确定哪种抗生素可以渗透膜可以是一种艰苦的过程。因此,Genentech科学家正在使用AI技术来检查数十亿个潜在抗生素的化学结构,并确定哪些有可能绕过病原体的膜并消除它。然后他们可以合成那些并在实验室中测试它们。

纵观全局,当ML与实验和数据一起应用在一个循环中,它具有以真正强有力的方式影响靶标和药物发现的潜力,放大罗氏和Genentech的许多现有努力。
芭芭拉Lueckel罗氏制药合作部研bob下载地址究技术主管bob综合坑人

bob综合坑人在革命性的新方法上合作

高级计算是多方面和快速发展的字段。为了补充我们的内部努力并留在领域的领先地位,Genentech和Roche也一直与外部合作者搞。

2021年12月,Roche和Genentech与递归制药合作,探索新界细胞生物学,并在神经科学的关键领域和肿瘤学指征中发展新的治疗。合作伙伴关系将利用递归的技术支持的药物发现平台与我们广泛的单细胞数据生成和ML功能相结合,以铸造广泛,综合的新型药物目标,以及提前和加快小分子药物的发育。

与从已知目标开始的传统方法不同,这项合作将生成并分析不同类型的细胞和基因数据——规模巨大——以构建人类细胞生物学的前所未有的地图。这些图谱可以用来确定新的生物关系,并最终帮助发现新的靶点,从而更快地为患者提供更好的药物。bob投注平台

“We’re layering a lot of datasets, including high-resolution imaging of how cells respond to genetic changes and chemical perturbations, or disturbances, along with data on how small molecules affect those responses – and using AI to analyze it all,” Bonni says.

Bonni补充说,这可能是一个范式转变,我们如何确定新的靶点,以及匹配的疗法。这种合作关系可以帮助确定用标准方法无法获得的新药。这一方法将在神经科学领域特别有用。神经科学是一个困难的领域,有希望的目标数量有限,而且药物要穿过血脑屏障是一个众所周知的挑战。

这个项目的规模几乎闻所未闻。我们将在基因干扰和RNA分析方法的同时筛选小分子文库,因此我们将在潜在药物方面有一个直接的途径,这是一个决定性的好处。追求新的目标有很多风险,因为我们对潜在的生物学了解不够。对目标和潜在治疗方法获得更多的信心,将是神经科学和其他疾病领域的一个巨大飞跃。
卡斯珀Hoogenraad神经科学,Genentech研究和早期发展副总裁兼早期发展(Grow)bob下载地址

一个坚定的承诺

此次递归合作补充了罗氏和Genentech的其他合作伙伴关系,可以改善药物发现和开发的各个方面。2020年7月,罗氏和基因泰克与Reverie Labs达成合作,利用人工智能发现和开发下一代激酶抑制剂。2020年10月,基因泰克与Genesis Therapeutics合作,利用他们的深度学习和分子模拟平台,发现具有挑战性的目标的小分子,这是其他方法无法实现的。2021年8月,基因泰克收购了Prescient Design公司,该公司拥有深度学习的蛋白质设计平台和帮助识别和设计抗体的广泛专业知识,最终目标是快速设计(在计算机上)硅材料的候选疗法。

罗氏公司的科学家也正在与罗氏子公司Spark Therapeutics和Dyno Therapeutics合作,寻求识别腺相关病毒(AAV)衣壳的新方法。如今的基因疗法使用的是自然产生的病毒,这种病毒携带的有效载荷有限,而且只针对特定的组织类型。借助Dyno公司的人工智能驱动的CapsidMap技术,合作伙伴的目标是优化组织靶向和免疫逃避特性,以及提高中枢神经系统(CNS)和肝脏疾病基因治疗解决方案的包装能力和可制造性。

这些伙伴关系除了与我们的内部研究努力相结合,举例说明罗氏和Genentech对先进计算的承诺,我们坚信药物发现和发展的数字bob下载地址化对患者有意义的差异有可能对患者进行有意义的差异。bob投注平台

药物发现领域正处于一个转折点。“我比以往任何时候都更受鼓舞,”Lueckel说。“未来几年将进一步证明,像ML这样的先进计算方法的应用将实现它们的承诺,但我乐观地认为,这些技术将显著加强我们的努力,使新药物尽可能快速和有效地为患者提供。”bob投注平台

在罗氏和基因泰克公司,我们重视外部创新,并邀请我们最好的专家参与进来。我们一直在寻找具有创新科学的合作伙伴,有潜力为患者带来重大改变。bob投注平台请与我们联系合作伙伴

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