《机器学习指导的药物配方开发》

  • 来源专题:新药创制
  • 编译者: 杜慧
  • 发布时间:2021-06-21
  • 机器学习 (ML) 使医疗保健和制药行业取得了突破性进展,从癌症诊断的改进到新药物和药物靶点的识别以及蛋白质结构预测。药物制剂是发现和开发新药的重要阶段。通过药物配方设计,制药科学家可以设计新药的重要特性,例如提高生物利用度和靶向给药。传统的药物制剂开发方法依赖于反复试错,需要大量的资源密集型和耗时的体外和体内实验。本综述介绍了 ML 导向工作流程的基本概念,并讨论了如何使用这些工具来帮助开发各种类型的药物制剂。以机器学习为导向的药物制剂开发提供了大量的机会,可以快速跟踪开发工作、发现新材料、创新制剂并产生药物制剂科学的新知识。该评论还重点介绍了最新的人工智能 (AI) 技术,例如生成模型、贝叶斯深度学习、强化学习和自动驾驶实验室,这些技术在药物发现和化学领域获得了发展势头,并在药物制剂开发方面具有潜力。

  • 原文来源:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X21001800
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  • 《机器学习预测酵母代谢助力药物开发》

    • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
    • 编译者:陈方
    • 发布时间:2019-05-09
    • 英国弗朗西斯克里克研究所的科学家已经开发出能够从蛋白质含量预测酵母代谢的机器学习算法。该研究结果可为啤酒制造商对啤酒风味提供更大程度的控制能力,并有望用于开发代谢紊乱疾病的个性化治疗方法。该研究于2018年9月5日发表在Cell Systems上。 代谢是生物通过一系列化学反应将营养转化为能量和必需分子的过程。在细胞内,新陈代谢产生数百个小分子,称为代谢物。尽管酵母在进化上与人类差距很大,但两者许多代谢物是相同的,并且以类似的方式制造。然而,科学家们尚未完全了解控制新陈代谢的机制,例如对新陈代谢是自我调节还是由基因表达变化控制的看法存在分歧。 在这项研究中,研究者们量化了97种不同酿酒酵母菌株的酶表达情况,用它们来显示代谢的差异,将其与测量的代谢物浓度变化联系起来。通过机器学习算法,可以在基因表达变化和产生的代谢物之间找到复杂的关系。他们发现,代谢是由许多酶共同作用控制的,而没有一种酶单独起主要作用。 基于机器学习算法,只要提供啤酒酵母内的大量蛋白质表达信息,就可以预测其代谢。对于控制新陈代谢进一步的理解,对于想要创造绝佳风味的啤酒制造商来说是个好消息,对于使用酵母生产疫苗和其他医用蛋白质的生产过程也具有积极意义。接下来,研究者将继续扩展该机器学习算法,以便它们能够根据血液中存在的蛋白质,提供有关人体新陈代谢的信息,帮助医生为代谢紊乱患者制定更加个性化的有效的治疗方案。
  • 《Heliyon:机器学习帮助寻找治疗COVID19的药物》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-08-14
    • 最近一项研究中,加州大学里弗赛德分校的科学家使用机器学习来识别数百种可能有助于治疗COVID-19的新药。 负责这项研究的分子细胞和系统生物学教授Anandasankar Ray说:“鉴于目前迫切需要找到治疗或预防COVID-19的有效药物。我们已经开发了一种药物发现管线,可以识别出多种候选药物。” 药物发现流程是与人工智能相关的一种计算策略,这是一种计算机算法,可以通过反复试验来预测活动,并随着时间的流逝而不断改进。 研究生Joel Kowalewski使用了少量先前已知的65种人类蛋白质配体,并且为每种人类蛋白质生成了机器学习模型。这些配体已知会与SARS-CoV-2蛋白质发生相互作用。Kowalewski说:“这些模型经过训练,可以从其3-D结构中识别出新的小分子抑制剂和活化剂。” Kowalewski说:“ 65种蛋白质的靶标非常多样化,并且还涉及许多其他疾病,包括癌症。除了针对这些目标而进行的努力外,我们还对确定目前尚未得到充分研究的新型化学物质感兴趣。” Ray和Kowalewski使用他们的机器学习模型从2亿种化学物质的数据库中筛选出超过1000万种可商购的小分子,并确定了与SARS-CoV-2蛋白质相互作用的65种人类蛋白质的同类最佳产品。 Ray和Kowalewski认为,与传统的依赖细胞培养的测定方法相比,其昂贵的方法且可能需要数年的测试时间,因此它们用于大量化学物质初步筛选的计算策略具有优势。“我们的数据库可作为一种资源,用于快速识别和测试针对COVID-19和其他与相同65种靶蛋白有关的其他疾病的新颖,安全的治疗策略。” “虽然COVID-19疫情是我们开发这一筛选平台的最初动力,但我们希望我们对超过1000万种化学药品的预测将在与许多其他疾病的斗争中加速药物研发。”