AI如何助力药物研究

“预计3到5年内，人工智能将在新药研发领域取得突破性进展，如找到治疗某种疾病相对应的新药结构等。病人的个性化用药方案或将在大数据和人工智能的加持下迅速发展。”近日，天津市肿瘤医院副院长徐波在第一届智能肿瘤学天津论坛上对科技日报记者说。

目前，人工智能与医学的结合以影像学最为密切，已经陆续产出针对肺、眼和皮肤等器官疾病辅助诊断的产品。而在药物研究领域，人工智能也大有潜力。

众所周知，新药研发有“两高一长”之说：高投入、高风险、长周期。一款新药从开始研发到获批上市，通常需要经过10—15年的时间。据统计，利用传统方式开发新药的费用已接近25亿美元，而且每9年会增加1倍，近九成的药物在Ⅰ期临床阶段就会被淘汰。能够在药性、安全性等方面达标，最终走向市场的药物可谓是千里挑一。

人工智能的介入，能够为马拉松式的药物研发找到新的突破点。“计算机可以读遍所有的药物专利和相关数据库，对药物结构和作用病症及对应靶点胸有成竹，再去设计治疗某种疾病的药物时，便可以有目的性地去筛选，从而大大节省药物研发成本、缩短研发周期。”徐波说。

“虽然人工智能在该领域的推广还在初级阶段，部分药企已经开始推进与人工智能公司的合作。”徐波告诉记者，已有不少制药公司已经将这些技术投入使用。例如，制药巨头默克公司正在开展相关项目，旨在利用深度学习技术发现新型小分子；辉瑞公司已开始与IBM Watson合作研发免疫肿瘤药物；生物技术公司Berg的研究人员开发了一种模型，通过对1000多种癌细胞和健康人类细胞样本的测试，来识别以前未知的癌症机制等。

国际上风起云涌，很多决策者都愿意用新的方法和角度去啃药物研发这块硬骨头。“另外，由于临床时间和样本量的限制，全新药物在推行之初还是会有一定风险。实际上，很多时候我们并不完全需要一个全新的药物。”徐波表示，一药两用、三用甚至多用的情况并不少见，如二甲双胍本以治疗糖尿病的药物身份被研发出来，但后来也有研究证实它在治疗肿瘤和心血管疾病等方面也有明显作用。“我们如果能够找出成熟药物的其他功效，也可减少研发成本和临床风险，人工智能在这方面可以帮上大忙。”

合理用药在全世界都是一个重大问题。据世界卫生组织估计，在医生所有开出的药物中，一半以上配药或销售不当，而且有半数患者没有正确用药。过度用药、用药不足和错误用药导致稀缺资源的浪费和广泛的卫生危害。

例如，庆大霉素、链霉素等是常见的广谱抗生素，常用作消炎、杀菌。1981年，上海红十字会等单位组织耳科专家对1742名聋哑人进行检查，发现78%的人为后天聋哑，其中应用链霉素、庆大霉素等耳毒性药物引起聋哑者足有500余名。不合理用药导致的严重后果可见一斑。

“人工智能可依托于基因组学大数据，对每位病人的用药‘私人订制’，无论是基因突变导致的药物敏感性差异，还是体重等个体差异带来的用药剂量微调，都可以通过人工智能的‘火眼金睛’精准判断。”徐波说。

与药物研发一样，现阶段人工智能在合理用药领域也刚刚起步。“如果数据量、数据质量跟不上，即便医学人工智能有再好的前景，也会陷入‘巧妇难为无米之炊’的尴尬境地，对于药物研发和合理用药更是如此。”中科院分子影像重点实验室主任田捷表示，目前以研发和应用为目的的数据收集正在全国范围内稳步推进，下一步学界还将瞄准数据标准化、高质化发展。

据悉，今年8月份，中国抗癌协会将正式成立肿瘤人工智能专业委员会，搭建以人工智能技术解决肿瘤诊疗临床问题的学术平台。届时，将联合临床医学、生物信息学和计算机科学等多学科专业人才，合众之力在肿瘤学领域建立医工结合的示范模式，同时推进行业相关政策和标准制定，共同推动医学人工智能的快速、健康发展。