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利用AI探索抗體“鑰匙”、加速藥物研發(fā)——訪百圖生科團(tuán)隊(duì)

發(fā)布時(shí)間:2023-06-13 11:13:00來源: 中國(guó)新聞網(wǎng)

  中新網(wǎng)北京6月12日電 題:利用AI探索抗體“鑰匙”、加速藥物研發(fā)——訪百圖生科團(tuán)隊(duì)

  記者 張素

  試想一下,人體里存在的蛋白質(zhì)有著各種形態(tài)的“鎖孔”,如果研發(fā)人員能夠精準(zhǔn)預(yù)測(cè)出形態(tài)并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的“鑰匙”,就能大幅提高“解鎖”效率,而這有助于加速更多前沿藥物研發(fā)及其他生命科學(xué)項(xiàng)目進(jìn)程……

  記者采訪獲悉,包括發(fā)布生命科學(xué)大模型驅(qū)動(dòng)的AIGP(AI Generated Protein)平臺(tái)在內(nèi),百圖生科研發(fā)團(tuán)隊(duì)已取得一系列積極進(jìn)展。

  合作研發(fā),為藥物開發(fā)創(chuàng)新思路方法

  近一段時(shí)間,西湖大學(xué)陳子博實(shí)驗(yàn)室與百圖生科基于AIGP平臺(tái)共同開展AND-gate蛋白設(shè)計(jì)研究項(xiàng)目。此舉旨在設(shè)計(jì)出具有分子邏輯門功能的人造“智能”蛋白質(zhì),實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜生命系統(tǒng)的精準(zhǔn)信號(hào)響應(yīng)和調(diào)控,為諸多疾病診療提供創(chuàng)新性解決方案。

  “我們利用AIGP平臺(tái),在較短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)和生成具有特定性質(zhì)的蛋白質(zhì)。這不僅為AND-gate蛋白的設(shè)計(jì)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),也為創(chuàng)新藥物開發(fā)提供了新的思路和方法。”百圖生科首席執(zhí)行官劉維在受訪時(shí)說。

  劉維還以與邏晟生物方面合作探索腫瘤新靶點(diǎn)為例說,利用自主研發(fā)的腫瘤免疫逃逸靶點(diǎn)確認(rèn)平臺(tái)(Tier-A),將創(chuàng)新成果快速賦形為具有全新作用機(jī)制生物大分子,“平時(shí)實(shí)驗(yàn)室解析晶體結(jié)構(gòu)需要幾個(gè)月時(shí)間,而AIGP平臺(tái)將這一過程縮短到一兩周時(shí)間。”

  在百圖生科首席技術(shù)官、首席AI科學(xué)家宋樂看來,靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、化合物合成和篩選是新藥研發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),AI大模型有望實(shí)現(xiàn)該過程效率和效果的雙重提升,“我們希望在計(jì)算機(jī)里更快地設(shè)計(jì)出滿足‘鎖孔’精度的‘鑰匙’,加快人工設(shè)計(jì)蛋白進(jìn)化的速度,從而解決生命科學(xué)行業(yè)的痛點(diǎn)問題?!?/p>

  據(jù)知,百圖生科將于近期面向潛在合作方和專業(yè)研究者開放AIGP平臺(tái)的部分用戶界面。他們還計(jì)劃在一年內(nèi)發(fā)布AIGP2.0版本,以期提供更多任務(wù)模型訓(xùn)練等能力。

  更快更準(zhǔn),推動(dòng)模型迭代與應(yīng)用落地

  亮點(diǎn)紛呈的AIGP平臺(tái),背后依托的是大規(guī)模多模態(tài)模型體系“xTrimo”。

  據(jù)知,“xTrimo”由千億參數(shù)的預(yù)訓(xùn)練模型和多個(gè)下游任務(wù)模型組成,模型采取4層嵌套結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)邏輯。今年4月,百圖生科發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,抗體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)模型“xTrimoABFold++”展現(xiàn)出更高的準(zhǔn)確性和效率。相較于“AlphaFold2”,其推理速度快540倍、運(yùn)行速度快151倍,可在3秒內(nèi)精確預(yù)測(cè)抗體的原子級(jí)結(jié)構(gòu)。

  “數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度或質(zhì)量會(huì)對(duì)模型表現(xiàn)造成直接影響。”宋樂解釋取得這份“成績(jī)單”的原因時(shí)說。研發(fā)團(tuán)隊(duì)還對(duì)公開數(shù)據(jù)進(jìn)行了精細(xì)的對(duì)齊工作,并以內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)為高質(zhì)量數(shù)據(jù)的補(bǔ)充,有效應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)挖掘和利用的挑戰(zhàn)。而在算力方面,他們此前構(gòu)建的生物超算平臺(tái)支持動(dòng)態(tài)獲取高達(dá)幾千到幾萬個(gè)GPU,以及相應(yīng)的CPU資源。

  “xTrimo”體系中的另一個(gè)子模型“xTrimoGene”,及其面向更多下游任務(wù)的版本“ scFoundation”也受到廣泛關(guān)注。近日,由百圖生科聯(lián)合清華大學(xué)發(fā)布的論文結(jié)果表明,在細(xì)胞類型注釋、擾動(dòng)預(yù)測(cè)和協(xié)同藥物組合等6個(gè)單細(xì)胞領(lǐng)域基礎(chǔ)任務(wù)和下游應(yīng)用場(chǎng)景上,xTrimoGene、scFoundation綜合表現(xiàn)超過經(jīng)典方法,實(shí)現(xiàn)了行業(yè)SOTA。

  “我們要把基礎(chǔ)工作做到極致,還將進(jìn)一步提高模型的精度和速度,包括將抗體結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)速度提升到毫秒級(jí)等?!彼螛氛f。

  與此同時(shí),劉維表示,他們也希望向行業(yè)開放部分能力,征集更多生態(tài)合作伙伴,推動(dòng)大模型快速迭代與應(yīng)用落地,并形成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)閉環(huán)。

  面向未來,創(chuàng)造更多更美好的蛋白質(zhì)

  先由科研人員輸入對(duì)目標(biāo)蛋白質(zhì)的各種參數(shù)需求,算法生成蛋白質(zhì)。接著,蛋白質(zhì)被自動(dòng)打印出來,科研人員只需拿著由算法自動(dòng)化生產(chǎn)出來的蛋白質(zhì)進(jìn)一步科學(xué)驗(yàn)證……這是劉維心中對(duì)于未來“蛋白質(zhì)工廠”的設(shè)想。

  “希望在未來5年內(nèi)將AIGP平臺(tái)帶到全新水平,為世界創(chuàng)造更多更美好的蛋白質(zhì),助力開創(chuàng)更美好的生活?!彼f。

  面向未來,百圖生科還面向前沿生物技術(shù)專家、藥物開發(fā)專家和臨床專業(yè)團(tuán)隊(duì)等發(fā)起了“卓越開發(fā)者計(jì)劃”。宋樂解釋說,這項(xiàng)計(jì)劃將為高質(zhì)量的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究項(xiàng)目提供科研經(jīng)費(fèi)和引擎能力支持。他還表示,百圖生科已組建跨多個(gè)學(xué)科背景的人才團(tuán)隊(duì),確??蒲谐晒掷m(xù)產(chǎn)出。

  須注意的是,隨著AI蛋白設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,相關(guān)方面基于AIGP平臺(tái)等開展的合作不僅限于狹義的抗體藥物研發(fā),而是進(jìn)入多種大分子藥物、細(xì)胞基因療法、生命科學(xué)工具等領(lǐng)域,并延伸至環(huán)保、石油、食品等領(lǐng)域,利用AI生成創(chuàng)新蛋白質(zhì)的能力,解決更多現(xiàn)實(shí)問題。比如,科研人員正在探索能夠高效分解塑料或加速特定能源生產(chǎn)制備的蛋白酶。

  劉維表示,在努力擴(kuò)展目標(biāo)領(lǐng)域和業(yè)務(wù)模式的同時(shí),他們保持著不變的初心,那就是“用AI大模型、前沿生物計(jì)算技術(shù)等,建模復(fù)雜的生命體,并設(shè)計(jì)全新的蛋白以應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)”。盡管投入巨大,他們依然會(huì)在這條道路上堅(jiān)定前行。(完)

(責(zé)編:陳濛濛)

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