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医疗前沿 5-5 浏览49
生成式 AI 赋能药物研发:机遇与风险的博弈之道

制药行业迫切地希望通过人工智能提升药物的治疗效果。如何在利用生成式人工智能变革性力量推动研发的同时,维护科学的完整性?专家们分享了他们的见解和成功案例。


爱思唯尔生命科学高级总监Ivan Krstic博士在主题为“生成式人工智能:知识与药物设计的变革”的网络研讨会中担任主持人,他表示:“我相信我们在座的每一位都怀有这样的热情,希望利用计算技术的进步带来药物研发变革,进而改善患者的治疗效果。”

Ivan Krstic, PhD

Senior Director of Life Sciences at Elsevier

当然,我们对每一项新技术的热情总是伴随着实践中的挑战,并且存在很大的改进空间。当前的药物研发通常需要三到五年的时间,以及5,000万到1亿欧元的投入,但成功率仅为10%到20%。


因此,不难理解生命科学领域的研究人员,希望采用人工智能解决方案来简化这一过程。但在运用AI技术之前,行业需要面对一些最基本的挑战,包括:数据质量和可用性、与现有系统的集成、监管的不确定性、人才和专业知识要求以及可扩展性问题。



机遇与挑战并存

尽管应用人工智能这一过程充满挑战,但正如本次网络研讨会的讲者所言,AI工具具有巨大的潜力,它能够探索传统化学库之外的广阔化学空间。但同时,人工智能应被视为对人类专业知识的辅助,而非替代品。


“人工智能不是魔法,”法国创新人工智能公司Iktos首席科学家兼计算化学负责人Brice Hoffmann博士强调道,“它是一种工具,可以帮助你决定该制造什么——这在现阶段已经足够好了。”

Brice Hoffmann, PhD

Principal Scientist, Head of Computational Chemistry at Iktos

根据芬兰VTT技术研究中心的研究团队负责人Arash Hajikhan博士的观点,AI 已经重塑了现代研究中计算化学家的角色。


Arash博士还研究并评估了AI的多重影响。


从基本层面上来说,生成式AI可以打破语言障碍,为曾经受到语言限制的社区打开大门。Arash强调了生成式AI在消除语言障碍,,实现科学民主化方面的巨大贡献——这一进步至关重要,因为全球95%的人口并非以英语为母语。


然而,尽管生成式AI有助于实现科学的民主化,但我们也必须竭力保护科学的完整性。Arash警告说,生成式AI 正在充斥互联网并污染着科学话语与文献,从而形成一种新兴的“恶性循环”。

Arash Hajikhani, DSci

Research Team Leader at VTT Technical Research Centre, Finland

“我们承担着解决这种自我维持的错误信息循环的重要任务,”他指出了当前的趋势:AI现在被用于对可能由 AI 生成的论文进行同行评审。“这创造了一个存在潜在危险的“回声室”,很可能进一步削弱科学的完整性。”


简而言之,研究人员必须保持警惕,并采取策略识别AI生成的内容,同时,同行评审过程也必须进行调整,以应对这些挑战。


突破与创新:

生成式AI如何重塑科学研究

与此同时,生成式AI已经证明了其价值。


Arash提出了将大型语言模型(LLMs)与知识图谱相结合的实际解决方案。通过其“理解”上下文和建立语义连接的能力,这种整合帮助研究人员更有效地浏览不断增长的科学文献,同时尽量减少生成式 AI 在未经过正确训练时,出现幻觉的倾向。


例如,当搜索“AI在癌症诊断中的突破”时,集成系统可以优先考虑最近的出版物,同时识别研究论文、数据集和临床试验中的相关连接。


与此同时,Brice提供了他的公司在如何利用AI驱动的方法帮助制药公司加速其设计-制造-测试-分析(DMTA)药物开发研究周期方面的一个引人注目的案例研究。Iktos 的端到端药物发现平台整合了 AI 驱动的设计和合成预测,可以将开发时间缩短一半。


Brice 分享了一个具体的例子,即 AI 辅助设计的 C1s 抑制剂药物。Iktos系统通过战略性分子结构优化生成分子,使结合亲和力提高了十倍。


“通过结合多参数优化AI驱动的逆合成,我们可以设计出合成和测试速度非常快的分子,”Brice 解释道。“通过这种快速周转,我们可以加速DMTA周期。”


诸如自主 AI 代理等新兴趋势正在出现,其中AI可以跨各种AI和数据源进行搜索,这将进一步改变和加速研究方法与决策过程。先进的技术也无疑也将加速DMTA中的“测试”环节。


然而,我们也必须努力理解这些日益复杂的系统是如何生成其输出的。


关于验证与质量控制

“我们需要确保所有创新遵循以人为本的设计原则,并经过同行评审验证,”Brice 强调道,他将讨论带回到 Arash 最初对科学完整性的关注。系统还需要包含自身的检查和平衡机制。例如,在 Iktos 的双重方法中,一个 AI 负责生成分子,另一个 AI 评估该建议的可行性——这种方还可以筛选出环保性和成本。


Arash 还建议研究人员不要局限于一个大型语言模型(LLM),指出目前有 15,000 个可用的 LLM,每个都针对不同目的进行训练。然而,他强调数据质量的重要性,并以“10:10 时钟现象”为例说明:当被要求创建一个时钟时,LLMs 总是将时间设置为 10:10,因为这是它们在训练数据(即互联网)中看到的钟表样式。正如 Arash 所说:“输入的是垃圾,得到的便是垃圾。LLMs受限于训练数据,所以科研人员更要仔细审视那些数据!” 


实施与伦理:责任与平衡

关于整体实施,Arash 认为成功的关键在于个人责任:


“我们是这个解决方案的受益者。如果我们不负责任地使用并污染它,我们将受到同样解决方案的影响。”


Arash 还警告说,过度依赖这些工具可能会影响研究人员的认知能力。“当我们写作时,我们也在思考,”他指出,暗示将过多的科学过程外包给 AI 可能会削弱人类的分析能力:“我尝试将它们作为导师来提升我的能力,例如在写作方面。与其要求校对,我会请 LLM 给我提示和建议,这样我可以逐步学习。”


“我们需要成为负责任的公民,对AI工具的负责任使用负责,并确保我们发布的内容是真实且经过验证的。”在讨论的最后,Ivan如是说。


AI的未来之路

尽管AI为科学界带来了机遇和挑战,但成功在于找到正确的平衡:利用AI的能力,同时保持人类监督,加速流程,同时确保准确性,并在拥抱创新的同时维护科学完整性。


随着研究越来越多地由AI驱动,这种平衡方法将是实现AI变革科学发现和改善患者治疗效果潜力的关键——进一步激发生命科学领域研究人员的热情。

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