AI与创新驱动未来药物研发 | 推广

药物发现和研发是一个漫长、昂贵且充满挑战的过程，从新药获得临床批准通常需要10到15年的时间，且每种新药的研发成本平均超过10亿至20亿美元。对于制药公司或科研机构来说，将候选药物推进到I期临床试验是一个巨大的成就，但是研究表明，即使是有前景的候选药物， 90%的药物都未能通过临床试验并走向市场。

2024年11月22日，“自然合作会议：2024国际药物研发论坛” 在北京昌平九华山庄成功举办。论坛邀请了来自中国及全球各地的生物医药领域前沿研究人员，围绕细胞与基因治疗药物、靶向肿瘤药物研发及产业化、精准与个性化药物研发，以及人工智能（AI）在新药研发中的应用等议题进行了分享，旨在探讨如何打破新药研发过程中“基础研究-新药创制-成果转化”三大环节之间的壁垒，构建新药创新生态圈。

本次论坛由北京中关村生命科学园发展有限公司和北京昌平科技园发展集团有限公司和Nature Portfolio联合举办，主题为“药海共潮 创新共舞”，是2024北京·昌平生命科学论坛的八场平行论坛之一，得到了北京市昌平区人民政府、北京市科学技术管理委员会、中关村科技园区管理委员会、未来科学城管委会（生命园管委会），以及北京市昌平区科学技术委员会的指导与支持。

北京市昌平区科委主任王晨光和北京市科委医药健康科技处处长郭澜涛分别为论坛致辞，并介绍了北京市及昌平区在生命健康领域的研发布局及相关支持政策。王晨光表示：“昌平已经形成了涵盖基础研究、中试研发、生产流通和终端医疗的完整产业链与创新链，并致力于打造全球领先的‘生命谷’。”

来自国内外的七位院校教授、科研机构负责人及药企研发负责人分享了他们的新近研究成果，并就提高新药研发成功率、新型技术应用、发现全新靶向分子，以及改善研究人员、临床医生与行业之间的合作等话题，提出了各自的见解。

脑科学发展的机遇与挑战及基因治疗在脑疾病中的潜在应用

罗敏敏 — 北京脑科学与类脑研究所联合所长、新基石研究员

罗敏敏教授在主旨演讲中首先指出，尽管脑疾病占全球健康负担的28%，但由于研发费用高昂且风险巨大，过去30年里，中枢神经系统药物的研发并未取得显著突破，这表明该领域仍蕴藏着巨大的研发潜力。他随后分享了在脑部疾病研究与治疗中，电生理技术、光遗传学、化学遗传学以及其他领域的新近进展。

通过刺激视蛋白cOpn5——一种能够控制神经元活动的光敏探针，他的团队在实验中使失明小鼠的视觉皮层对光刺激产生了反应。该研究成果为盲人视觉重建的治疗提供了新思路。他还介绍了利用化学遗传学治疗神经性疾病及慢性脑疾病（如慢性疼痛、抑郁症和癫痫）的研究进展和临床成果。

基于多组学和系统生物学开发有效的肝癌治疗方法

Adil Mardinoglu — 英国伦敦国王学院宿主-微生物相互作用中心(CHMI)的系统生物学教授

Mardinoglu教授在演讲中深入探讨了如何通过多组学数据、可穿戴设备、临床数据以及饮食信息的整合，推动精准医学的进展。他的团队通过系统化的分析和AI工具，揭示了不同组学数据之间的关系，并应用这些数据研究慢性脑病、脂肪肝等疾病的发病机制，探索潜在的生物标记和治疗靶点。

他分享了团队通过小鼠实验和临床数据模型的研究，探索了色氨酸等生物标记如何影响肝脏疾病的进展。他和团队还发现了PKLR这一新的药物靶点，目前正通过系统化的工具和多组学数据验证其效果。

此外，他还强调了在精准药物研发过程中，大数据和AI的关键作用。他展示了如何利用这些技术在临床试验中对患者进行精准分类，并结合组学数据和临床数据来优化治疗方案，从而推动个性化治疗的发展。

靶向细胞因子信号通路的药物研发：挑战与机遇     

帅克 — 南京大学现代生物研究院终身正教授，国际生命科学领域顶尖学者、原美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）终身正教授

帅克教授在演讲中详细介绍了靶向细胞因子信号通路在药物研发中的新近进展，尤其是如何突破传统基于器官的疾病分类方式，提出了“细胞因子介导的疾病”这一新的疾病划分方式。他强调，关注不同的分子，特别是细胞因子及其信号通路的作用，有助于开发更加精准且特异性的药物。他和团队将这一概念应用于免疫介导的炎症性疾病的治疗，并通过靶向多个细胞因子信号通路，开发出了针对细胞因子、细胞因子受体以及单一通路的药物。

他特别提到，JAK-STAT信号通路在免疫性疾病中发挥了关键作用，这一发现推动了JAK抑制剂的开发，为类风湿性关节炎等疾病中的治疗带来了希望，并证明了多靶点药物是未来的研究趋势。他还发现Olfml3蛋白在特发性肺纤维化中的潜在作用，为治疗该病提供了新的思路。

此外，帅克教授还探索了药物组合治疗的策略，特别是通过靶向多个细胞因子通路来提高疗效。

肾脏类器官中近端小管细胞的成熟度和功能受PPARα信号通路的调控

高里実 (Minoru Takasato)— 日本理化学研究所（Riken）人类器官发生实验室团队负责人

高里実(Minoru Takasato)博士的研究聚焦于利用人类多能干细胞（iPSCs）形成肾脏类器官，以此来探讨肾脏的成熟度和功能。他指出，肾脏缺乏干细胞，导致在肾脏受损时缺乏自我修复能力，因此只能依赖肾脏移植来治疗。然而，肾脏类器官的研究为未来治疗肾脏疾病提供了新的可能性，特别是在药物研发中，肾脏的耐药性和正常功能的恢复至关重要。

他的研究发现，PPAR信号通路在肾脏类器官成熟中起到了关键作用。通过激活PPAR信号通路，可以促进近端小管细胞的成熟，改善其功能，并增强细胞对肾毒性药物的敏感性。此发现不仅为肾脏疾病的治疗提供了新的视角，还为药物筛选和毒性测试提供了有效的体外模型，具有广泛的应用潜力。

药物研发中的生成式人工智能：从靶点发现到药物发现和临床开发  

张曼 — 英矽智能副总裁

张曼博士结合英矽智能开发新药物的实际案例，深入探讨了AI在药物发现领域的应用与潜力。第一个案例涉及炎症性肠病的研究。英矽智能团队利用AI技术，通过分析大量数据集，优化了靶点识别和小分子设计，合成了新的化合物IBD042，并通过体外细胞检测和小鼠模型中验证其疗效。第二个案例则聚焦特发性肺纤维化研究。AI技术在此过程中帮助团队识别了新的靶点TNIK，并利用数据分析设计了针对该靶点的化合物。

她强调，AI在药物发现过程中的重要性不可忽视，尤其是在靶点识别、药物设计及临床试验的效率提升等方面。AI不仅为提高药物研发的效率提供了新的可能性，还能显著降低开发成本，加速临床研究进程，为药物研发领域带来了巨大的潜力。

光介导的细胞表面受体组纳米级组织结构的发现

Bernd Wollscheid — 苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）化学和系统生物学教授

Wollscheid教授的演讲探讨了细胞表面组——细胞表面所有蛋白质和分子的集合体——和纳米级组织结构在治疗和诊断中的应用，以及AI在药物发现中的作用。他介绍了AI如何通过多模态数据和大语言模型，帮助研究人员深入分析细胞表面和脂肪结构，从而发现潜在药物靶点，提升药物研发效率。

他认为，细胞表面组包含了许多潜在的药物靶点，但尚未充分开发。借助AI和先进技术（如LUX-MS），研究人员能够解析细胞表面蛋白的动态交互，识别新的靶点，并推动癌症等疾病的诊断和治疗。他预测，随着技术进步和全球合作的推动，绘制细胞表面图谱将为精准医学带来更多突破，促进药物发现和临床治疗的发展。

在癌症研究中，他还强调了多组学数据对提升精准医学的重要性，特别是在分子层面上分析药物与靶点的关系。他还提到，随着技术进步，精准医学未来将帮助更好地制定个性化治疗方案。

AI驱动的微生物功能大分子发现

王军 — 中国科学院微生物研究所研究员

王军博士在演讲中讲解了微生物组及其对药物研发的重要性，特别是微生物源的功能性大分子，如抗菌肽和抗癌肽的发现。他强调，宏基因组数据的增长为发现新的功能性大分子提供了巨大的潜力，这些分子在疾病的治疗中具有重要应用。

他提到，微生物肽具有双重功能：一方面，某些肽可能引发疾病；另一方面，其他肽则具有保护作用。在这一背景下，他的团队利用AI技术，成功从宏基因组数据中挖掘出多种抗菌肽，并通过实验验证这些肽在体内外的抗菌效果。此外，他的团队还发现了多种抗癌肽，这些肽在体外实验中能有效抑制癌细胞生长。

他还强调，在抗菌肽和抗癌肽的研究中，深度学习和自然语言处理技术的应用不仅提升了已有肽的功能预测准确性，还帮助挖掘了新的蛋白质空间，这为未来疾病治疗和药物开发提供了更大的可能性。

在最后的小组讨论环节，各位嘉宾就AI在药物研发中的应用与挑战、肽类药物的前景、精准医学的推进、细胞因子在疾病中的作用、跨学科合作如何加速药物研发、中国在药物发现领域的机遇，以及未来药物研发的改进方向，进行了深入讨论。