人工智能如何帮我们研发肺炎新药?计算机辅助药物筛选

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现在新冠肺炎和新药研发啥情况?

截至本文发出时,全国确诊78631例,疑似2358例,死亡2747例

 

那截至目前,药物研发的进展如何呢?

目前希望最大的药物是瑞德西韦。1月31日,美国吉利德(生产瑞德西韦的药企)声明已与中国卫生部门达成了协议,免费支持对2019-nCoV感染者开展临床试验。2月5日,临床试验正式在武汉金银潭医院启动。

另外一款药物是肺炎1号方(即透解祛瘟颗粒)。此前应用肺炎1号方治疗新冠肺炎轻症确诊病人50例,经1周临床观察,全部患者体温恢复正常,50%患者咳嗽症状消失,无一例患者转重症。1月8日,广东省药监局正式同意肺炎1号方在全省30家定点救治医院临床使用。

有信息显示,中国临床试验注册中心已登记启动了28项新型冠状病毒研究。但需说明的是,目前各药物仍在临床试验,尚无官方指定的有效药品。而且这些药品没有预防效果。

为什么新药研发这么难,这么慢!

针对最近热议的抗病毒“特效药”,钟南山院士2月6日表示,“很多实验室找到一个苗头,就希望马上完全进入临床,这个要小心,伦理审查一定要通过。临床医生还是要按临床的规矩来做。”

新药从研发到上市,需要经过临床前研究、临床试验审批、临床试验、新药上市审批、上市后研究、上市后再审批等这流程。

据分析,一款新药的研发过程,如果从头开始,至少需要10年时间、10亿资金的投入。

1、确定靶点、化合物筛选

一般来说,刚开始相当于海选,能选5000~10000个出来。完成了这一步,大概有200~300种化合物能留下。

2、临床前试验

这个阶段包括体外试验、动物试验等,先看毒性大不大(安全性),再看药效好不好(有效性)。这一步过后,只有5~10种化合物能脱颖而出。

3、临床试验

分为三个阶段:

  • 1期临床试验:找20-30个健康人,观察人体对新药的耐受程度和药物代谢情况。
  • 2期临床试验:找100个以上的病人,一般会随机分组,和安慰剂、其他药物对比。
  • 3期临床试验:再找300个以上的病人,继续做随机分组对照试验。

能完成3期临床试验、得到好的疗效结果的药物,才能申请上市。一般只有1种药能脱颖而出。

4、上市后再评价

上市后再评价,也叫4期临床试验,观察药物在实际临床使用过程中的疗效、副作用等,参加人数在2000人以上。

要研发一个新药,这么算下来,10年能完成都不错了。

面对突如其来新型冠状病毒,我们不能等,要快速找特效药,只能靠更快的方法——从类似疾病的治疗药物中选择。因此现在临床试验了大量已有/在研的能治疗流感、SARS、MERS等疾病的药物。

但一方面,已有相关药物有成千上万种,时间不允许我们手动一一试验;另一方面,每个临床试验都与人命相关,现实不允许我们在临床试验一一尝试。

人工智能如何帮我们研发肺炎新药?

我们都知道药学的本质是化学,药品的本质是化合物。研发新药,说白了就是不断寻找新的化合物(即先导化合物)。

药物研发过程,就是观察各种新化合物病毒受体之间的化学反应。首先找到受体,也就是期待与病毒结合的部位;然后筛选或者设计各种化学物,找到与该受体反应符合预期的化学物。

我们以华为云的参与的药物筛选项目为例:

华为云EI医疗智能体团队联合多所高校和医院,领衔组成联合攻关团队。团队针对新型冠状病毒(2019-nCoV)的多个靶标蛋白进行了超大规模计算机辅助药物筛选工作。

  1. 联合团队从中科院得到新型冠状病毒其中部分蛋白晶体结构,这就是上文提到的病毒受体。
  2. 用计算机模拟该受体的结构和性质,如静电场、疏水场、氢键作用位点分布等信息。
  3. 找到待筛选药物数据库。第一批主要集中8506个已经上市或者正在临床试验的药物。
  4. 计算备选药物和受体之间的反应。
  5. 2月3日,联合科研团队宣布,筛选出五种可能对新型冠状病毒有效的抗病毒药物,供研究机构和制药企业进一步的药物研发参考。
 

由于可选用的药品不计其数,把这些试验完全模拟数字化,是一个非常庞大的计算过程。

因此不难理解,为什么众多科技公司如华为、阿里、腾讯、百度、滴滴都在第一时间,向各科研机构免费开放AI算力,加速新药研发。

所以最后要自信,,2020与2003年的科技,我们的进步不仅仅是多了抖音和微博来传播消息,更是有了新一代的科技在背后支持。

当然,默默无闻在背后支持的不仅是人工智能等高科技,还有千千万万个在背后默默努力和加油的普通人,包括你我。相信众志成城,我们必胜!

 
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