《述评 | AI真正重构药物研发,还需要6个AlphaFold级别的突破》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-09-28
  • AlphaFold2开创了蛋白质结构预测的新纪元,已在无数生物医学领域产生了巨大影响。前不久,被誉为诺奖风向标的“2023拉斯克奖”,颁给了DeepMind的首席执行官Demis Hassabis博士,以及John Jumper博士,代表了主流科学界的认可。根据AlphaFold的巨大成果,2021年11 月 4 日,谷歌母公司Alphabet在英国成立了一家名为Isomorphic Labs的新药研发公司,Demis Hassabis担任首席执行官。Isomorphic Labs的使命是“从头开始重新构想整个药物发现过程”,并最终找到一些人类最具破坏性的疾病的治疗方法。但两年过去了,除了最初官宣的管理团队外,公司并没有其他消息传出。近日,Demis Hassabis罕见地接受媒体采访,首次谈到了他对 Isomorphic 的愿景以及人工智能在生命科学领域的未来。

    首先关注小分子领域

    Q:Isomorphic Labs最初是如何开始的?

    Demis Hassabis:很长一段时间以来,我一直认为人工智能可以从根本上用于药物发现。 一旦人工智能足够复杂、足够强大,我首先想将它用于药物研发。那么就出现一个问题:什么时候最值得做这件事? 在我的创业生涯中,意识到到时机非常重要。 即使你有一个伟大的想法,如果你提前了 10 年,也会陷入痛苦之中。我一直在等待时机成熟的信号,现在这个信号对我来说就是 AlphaFold。 我希望它能够发挥作用,不仅可以作为我们在 Isomorphic 所做工作的基础构建模型,而且可以作为人工智能方法足够强大、足够复杂的证据。实际上我们可以在这个问题上取得重大进展,使用计算方法(显然包括人工智能)从第一原理重新想象药物发现。 所以 AlphaFold2 是我按下继续按钮的时刻。

    Q:Isomorphic 是如何获得资助的?

    Demis Hassabis:准确地说,它是 Alphabet旗下的一家公司,也是 DeepMind的姐妹公司。 与此同时Isomorphic是一家独立的公司,不过能够利用作为Alphabet家族成员的优势。 由于 Isomorphic 需要大量的计算,因此和DeepMind有着密切的合作,很多文化也和 DeepMind 相似。Isomorphic所有的资金一开始就来自 Alphabet,它正在以非凡的启动速度、能量和强度运行。这种安全性使我们能够抓住最雄心勃勃的机会,即建立平台有望彻底改变药物发现过程,而不是仅仅追求一种候选药物或其他药物。

    Q:Isomorphic获得了多少资金?

    Demis Hassabis:这个信息并没有公开,所以我无法给出确切的数字。但就目前的阶段而言,它的资金非常充足。

    Q:自 2021 年 11 月开始以来,公司主要做了哪些工作?

    Demis Hassabis:与相近的领域相比,AlphaFold 只是整个药物发现过程的一小部分。 我们首先关注小分子领域,尽管我们也对生物制剂感兴趣,但我们认为小分子是我们能够最快发挥作用的领域。我们对相互作用空间非常感兴趣:蛋白质-配体相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用以及生物学的动态本质。 此外还要进入化学空间,了解化合物结构、它们如何与靶标结合、结合亲和力等问题。就在这短短的一句话中,我概述了多年的研究工作以及使用高级版本的 AlphaFold 作为该组合的一部分的许多相邻问题。但我们还需要很多其他的突破,比如预测 ADME 属性之类的模型。因此我们还需要再取得六项重大突破。

    Q:Isomorphic 的愿景有多少是基于扩展 AlphaFold 而非构建新模型?

    Demis Hassabis:实际上我们一直都在同时做两件事。 一方面,我们将现有的方法推到极限,通常会有更多的空间可以拓展。但我们也在研究新想法、新架构。我们正在将不同的技术应用于这些新领域。AlphaFold 不会做 ADME 属性之类的事情,这将是全新的技术。但在交互空间方面,我们也正在通过新版本的 AlphaFold 从根本上努力解决这一问题。DeepMind 科学团队和 Isomorphic 正在进行大量非常有趣的工作,两者是互补的。Isomorphic 更适用于药物发现,也更具体,而 DeepMind 是更基础的研究。

    目的是定期、短时间产生药物

    Q:您如何看待Isomorphic 对制药行业现状的影响?

    Demis Hassabis:我们提出了一些非常有趣的问题。其中一个问题是:如果从人工智能优先的角度进行药物发现,将会是什么样子的?而不是作为附加组件。在我的印象中,在传统制药里人工智能都是可有可无的(nice-to-haves)。化学家完成实际的试验工作后,计算科学家才在模型中再次确认计算结果。我们想从头开始重新思考这一点。这对大型制药公司来说很难做到,因为他们几十年来的工作方式根深蒂固。这种改变需要一种新的方法,而这正是我们所拥有的。如果这是真的,那么药物发现过程是否可以在计算机中完成大部分研究,并将湿实验室的东西留给验证?这就是重点,而不是通过实验来寻找化合物,因为后者的速度要慢得多。我的梦想是,如果我们是正确的并且能够实现另外六个AlphaFold级别的突破,我们可以将药物研发所需的时间减少一个数量级,也许是成本和时间,并且在下一阶段获得更高的成功率。

    Q:您是否只关注这些根本性的突破?您是否正在与行业合作建立管道?

    Demis Hassabis:我想在今年晚些时候会有更多信息可以披露,但现在我们对两者都持开放态度。我们正在考虑我们内部研发计划。另外,我们会选择认为特别适合我们技术路线图的目标和计划。我们愿意与大型制药公司就有趣的目标进行合作,不过现在不能公开披露更多的信息。

    Q:您如何总结大型制药公司对与Isomorphic合作的兴趣?我认为大型制药公司的首席执行官都很聪明,他们知道人工智能是未来的一部分,即使他们不了解它。你们是怎样互动的?

    Demis Hassabis:我们有很多感兴趣的领域。几乎每家大型制药公司的CSO都曾在某个时候与我们联系过,也进行了有趣的讨论。我认为合作是双向的,我见过两种类型的人。那些认为它仍然很遥远的人,传统方法将继续成为前进的方向,对他们而言也许AlphaFold是一次性的。顺便说一下,他们都使用AlphaFold,我认为他们发现它很有用,但他们更多地将其视为一次性工具,而不是那些认为这可能是未来并有兴趣以某种方式合作的人。

    Q:你对AlphaFold不是一次性的,可以复制和复制的信心水平是多少?

    Demis Hassabis:在DeepMind的这些年里,我已经非常善于评估问题的难度,以及我们拥有的想法,我们拥有的才能,我认为这是完美的时机,我们达到了恰到好处的最佳点。关键点是你想领先5年,而不是50年。

    Q:在接下来的三到五年里,Isomorphic的目标是什么样的?

    Demis Hassabis:我希望我们在临床试验中有候选药物,还拥有一个令人难以置信的平台和一个引擎,可以在非常定期、短时间内产生数十个这样的候选药物。到那时,我们的高级候选药物应该已经进入临床试验阶段,所以有实际的物理证据证明这一切都在起作用。而且这个平台已经变得非常成熟,非常有能力,也许我们已经将发现时间从几年减少到几个月。

    Q:你的背景跨越了人工智能和生物学。你认为人工智能应该更加关注生物学,还是已经获得了足够的关注?(小编注:Hassabis获得了剑桥和UCL的计算机科学和认知神经科学的双学位。)

    Demis Hassabis:我认为应该更多地关注生命科学。不仅是生命科学,还有一般的科学人工智能。但生命科学一直是我的激情之一,也是我一直想应用人工智能的首要任务,帮助治疗疾病和理解生物学。在很多方面,生命科学本身很难突破。很难想象如何用几个方程在数学上描述一个细胞。任何人都可以轻描淡写地说:“将人工智能应用于生物学,它必须起作用。人们可能一直听到公司在推销各类产品,但当你实际研究后,发现它们大多数并不是如此。对于部分问题,或许使用正常的统计数据就够了,不需要人工智能或者人工智能无法提供帮助。这就是该领域炒作的部分。每个人都说他们正在将人工智能用于生物学,但在我看来,如果你真正考虑哪些团队有能力从头开始构建 AlphaFold,实际上会很少。 我们把AlphaFold开源了,并且出版了论文,但想象一下我们没有这样做,而是闭门私藏,还有哪些其他团体可以建立这样的模型?我认为很少,该领域需要更多的工作。




    本文内容转载自“智药局”微信公众号。

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