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健创故事会


无论是利用AI平台生成数千种可以阻止病毒复制的新型分子,还是另辟蹊径寻找改善老年人免疫系统的药物,这些都是对抗新冠肺炎病毒的创新之举。

作为全球性的AI药物研发公司,英矽智能(Insilico Medicine)正在尝试寻找多种路径,来扼制新冠肺炎病毒的侵袭。而这一切尝试,都离不开英矽智能的创始人——加拿大科学家

亚历克斯·扎沃洛科夫(Alex Zhavoronkov)。在他看来,对待人工智能,世界上有两种人:第一种人是怀疑论者,另外一种人是超级乐观者。除了这两种持极端态度的人群以外,还有一些人持中间态度。“我正在做的,就是去验证并证明人工智能是有效的,让更多的人相信它。”

利用AI寻找苗头化合物

从新冠疫情开始,利用人工智能手段对抗病毒的各种尝试就开始了,比如用AI追踪病毒传播途径、推动病毒检测、开发疫苗、寻找新的治疗方法等。

扎沃洛科夫及其团队就是尝试者之一。2020年1月26日,扎沃洛科夫征询了英矽智能董事会重要成员和其他团队成员的意见,着手寻找对抗新冠肺炎病毒(COVID-19)的方法。扎沃洛科夫决定不再使用已知可用的药物,而是使用其AI平台生成数千种可以阻止病毒复制的新型分子。

目前AI在医药研发的应用覆盖多个研发环节,包括靶点发现、苗头化合物、先导化合物的发现、药物开发和临床实验。作为全球性的AI+药物研发的头部玩家,扎沃洛科夫称,“一开始,我们以3C-like蛋白酶为主要靶标进行识别,并应用了自身处理大量可用输入数据的生成化学平台,进而生成100个靶向SARS-CoV2 3C-like蛋白酶的分子。”整个过程,仅仅用了一周左右。扎沃洛科夫甚至向健康界详细介绍了如何借助多种建模方法来分析蛋白质序列。

简单来讲,在疫情初期,扎沃洛科夫做的事是了解“敌人”。根据已有的信息,新冠病毒是一种单链RNA正链包膜乙型冠状病毒,与引起SARS(严重急性呼吸系统综合症)和MERS(中东呼吸系统综合症)的另两种冠状病毒类似,基因组编码是非结构蛋白、结构蛋白和辅助蛋白,而3C-like蛋白酶(3CLpro)则是新冠病毒中的主要蛋白酶(Mpro)。

了解重要的潜在药物靶标,这对抑制病毒的复制至关重要。然而,扎沃洛科夫还是遇到了棘手的问题——团队的合成化学家们一直在武汉隔离,这种情况持续到3月底。

2014年,他创立英矽智能,公司由软件开发、药物发现、生物学、化学,以及深度学习理论等五个主要部门的跨学科领域小组所组成,一直专注于通过人工智能深度学习协助小分子药物及生物标志物研发。自创立以来,英矽智能如今已有数百位员工,分别在6国9个办公地点进行研发及业务拓展工作。

扎沃洛科夫决定先不进行合成,而是将这些研究成果直接免费开放给公众。“在这段艰难的时期,必须使用每一种可能有成效的方法来加快针对SARS-CoV-2的药物发现进程,包括利用我们端到端药物发现流程中的生成化学部分。我们鼓励药用化学家评估所产生的分子,提供反馈并考虑将其合成。”扎沃洛科夫表示。

图为这家AI制药公司开发的全面的药物发现引擎,该引擎利用数百万个样本和多种数据类型来发现疾病的特征,并进行靶点识别, 进一步依所需的参数设定,生成全新的小分子结构。供图:英矽智能

不久前,扎沃洛科夫决定合成并测试部分的生成分子,目前正和药明康德、美国马里兰大学等研究单位展开合作,等待小分子验证测试结果。

对抗疫情,AI能够发挥多重作用。苗头化合物的发现决定了整个药物发现过程的起点。扎沃洛科夫表示,针对新冠肺炎药物的研究,团队利用AI寻找苗头化合物仅需4天,相较于传统药物发现需要1年时间,大大缩短了发现时长。

AI让创新药物研发更精准

2019年,英矽智能将总部从美国马里兰州约翰霍普金斯大学移到香港。扎沃洛科夫坦言,未来5年内,中国创新药企业将迎来一场大爆发,中国会成为世界的医药创新中心。主要原因之一在于:“中国政府正在创造绝佳的环境,要求国内的制药公司进行创新。”

英矽智能的优势在于集结了强大的全球性技术团队以及各领域的专家,使制药公司的创新药物开发过程变得更快更便宜更精准。

据扎沃洛科夫介绍,英矽智能遍布全球的一百多位员工中,近70位是精通计算机程序的AI科学家。他们从全球多地举办的黑客马拉松竞赛中脱颖而出,通过2-3年的医学及化学知识培训,最终成为多学科交叉的复合型人才并委以重任。此外,团队中也不乏从国际大型药厂挖掘的资深专家。为此,英矽智能成为生物标志物开发和生成化学领域AI新技术的早期发明者,同时享有多项技术专利。

扎沃洛科夫向健康界解释,公司之所以命名为InSilico Medicine,InSilico意味着竭尽所能将生物医学专业知识转移到电脑中,而Medicine为“医学”而不是“药物发现”,就是希望未来能够将实验室、诊所和患者联结在一起,成为完整的垂直整合AI系统。扎沃洛科夫表示,这是公司的愿景。

自2014年成立以来,英矽智能就与包括约翰霍普金斯大学、哥本哈根大学、药明康德、葛兰素史克、诺华、强生等多家机构合作。最近一年,英矽智能又接连与辉瑞、勃林格殷格翰、安斯泰来等多家跨国制药企业达成合作意向。扎沃洛科夫透露,公司已经与北京泰德、江苏正大丰海制药等极富创新性的中国制药企业达成合作。

之所以能与上述知名机构保持在技术、人才以及商业方面的合作,这背后少不了优势资本的支持。英矽智能在2019年获得了3700万美元的B轮融资,由启明创投领投,斯道资本、礼来亚洲基金、创新工场、百度风投、兰亭投资等跟投,其中30%来自中国境内。到目前为止,英矽智能已筹集总投资超过5200万美元。据扎沃洛科夫介绍,英矽智能的最新融资将主要用于产业化其小分子设计平台以及靶点发现平台,通过与大型制药公司合作的模式进一步开发其在癌症、纤维化、NASH、免疫学和中枢神经系统疾病等方面的产品管线,帮助实现利用不同的技术发现新型分子靶标。

有趣的是,英矽智能起初涉水的领域并不是药物开发,而是保健食品开发。“利用我们的演算开发保健食品,太简单了。AI运算可以达到100%正确。”在扎沃洛科夫看来,AI药物研发需要原子级的精密度,是完全不同的游戏规则,也更有趣。他始终认为,相较于保健食品领域,AI精准预测的能力在药物方面的应用会发挥更大的作用。

通过训练AI来抵抗衰老

创立英矽智能之前,扎沃洛科夫就是生物研究背景的计算机专家。他毕业于加拿大皇后大学,随后在美国约翰霍普金斯大学取得生物技术硕士学位,在莫斯科国立大学获得生物物理学博士学位。

此后的工作经历,却让他开始对“抗衰老研究”越来越着迷。扎沃洛科夫曾在英国生物老年医学研究基金会担任首席科学官,他还是美国巴克衰老研究所的客座教授,他甚至还写了一本叫做《跨越衰老》的书。

“如果可以延长人类的寿命,并让每个人活得很快乐,那是对世界很有影响力的事。”扎沃洛科夫认为,衰老是许多疾病的根源,如果可以训练AI了解衰老过程并修正人们在生命中累积的错误,完全可以避免许多疾病,人们也有望变得更长寿。

有人认为他是在异想天开,但扎沃洛科夫却毫不讳言,他将长寿当做“高远的长期目标”去努力实现。

就像公开表示想去火星的埃隆·马斯克在实现终极梦想之前,必须逐步开发出可利用在汽车、火箭上的能源技术一样,扎沃洛科夫想实现延长人类的寿命之前,需要建立一个转变传统制药行业的大型企业,他需要使英矽智能变得更强大。

为此,他正在付出艰苦卓绝的努力。同事说,开跨国线上会议时,几乎不用考虑老板的时差,即便是半夜三点,他可能还在伏案工作。

扎沃洛科夫并不介意别人怎么谈论他的“好高骛远”,而是用实际行动来支撑自己在抗衰老领域的理想。据悉,扎沃洛科夫团队发表在国际期刊上的相关研究论文高达91篇,涵盖抗癌、抗发炎、抗衰老等多领域。有人曾告诉他,英矽智能的“Imaginative AI”系统不可能分析出分子。他笑了笑说:“然而,最后我们证明了这是可能的。” 正是因为英矽智能利用AI进行药物发现的核心工作之一是专注于肺和肝纤维化疾病,研究新型泛纤维化靶标和分子,这才使得扎沃洛科夫最终决定:将以往的成果利用于新冠肺炎患者恢复的临床前研究工作中。

有研究认为:年龄越大,免疫系统越弱,并发症越多,死亡率越高。扎沃洛科夫和团队甚至试图探索一种新的方法去改善新冠肺炎患者的症状。“我们寻找可以抵抗免疫衰老的分子,而不是寻找已知的与病毒蛋白发生相互作用的分子。”他推测,目前迫切需要免疫调节剂来恢复老年人的免疫系统,使其对感染更具抵抗力,并提高老年人对潜在疫苗产生免疫反应的能力。

扎沃洛科夫希望,公司把研究方向转向预防和治疗,以提高老年人对各类传染性疾病、免疫性疾病及肿瘤疾病的抵抗力,将技术成果真正转化为一家长寿医院。

【健创面对面】

健康界:你是如何评价自己的健康状态的?

扎沃洛科夫:我每天早上会做伏地挺身,也会做20次引体向上。当我只能做19次甚至18次时,这意味着我发胖了,需要控制体重。这是一个非常简单的生物标志物。

生物标志物是抗衰老的重要指标。我创立了Young.AI测试平台,在这个平台上传血液测试结果、照片等数据,可以预测生理年龄。有时熬夜睡不好,可能就会被预测得比实际更大,有时状态很好,就会被预测得更加年轻。每当我被这个人工智能系统预测得更年轻时,我都会更开心。

健康界:为了保持自身的健康状态,你会做哪些努力和投入?

扎沃洛科夫:我每年都会去美国圣地亚哥何维武博士所在的人类长寿公司做深入的体检诊断,对包括血液、MRI、CT等许多其他生物标志物的数据做长期监控。我也会服用一些膳食补充剂,主要是抗衰老的补充品,包括烟酰胺单核苷酸、吡拉西坦和二甲双胍。

健康界:你如何平衡工作和健康的关系?

扎沃洛科夫:我热爱工作,觉得自己的工作很有意思。因此,我一周中可以有几天是工作18到20个小时,而且我认为这最合适我。当你热爱工作时,就无需保持所谓的平衡。

我只有工作,没有结婚,也没有恋爱。未来如果有机会,也许能找到一个中国女性科学家结婚,定居在海南,享受悠闲的时光。我也希望我的另一半能和我志同道合,对于帮助人们活得更长有相同的热情。

健康界:你认为外界对你的哪个评价更为接近?

扎沃洛科夫:我周围的人认为我很乐观,工作非常努力,非常专注。我对于自己的表现不是很满意,因为我们是做新药开发的公司,但目前步调有点缓慢,我希望可以加速新药开发的进程。

健康界:让你不断保持创业热情和动力的秘诀是什么?

扎沃洛科夫:人们的大脑已经进化成对负面新闻更敏感。因此,我保持动力的诀窍是专注于正向方面,持续学习新的事物,避免去看负面新闻,这个技巧有助于保持心情愉快。

另一个技巧就是设立远大的目标。例如针对抗衰老的研究虽然缓慢,但只要保持持续推进,依然能够产生巨大的影响力。假如当前最高寿命记录是122.5岁,我们将期望寿命设定为150岁,如果你真的相信可以用未来的技术击败以前的人类长寿冠军,并且对未来始终保持乐观,你将会感受到持续不断的动力。

健康界:如果个人想要对抗衰老,你有哪些建议?

扎沃洛科夫:我不是医生,无法给出如何服用药物的建议。但是作为一名研究抗衰老的科学家,我建议可以长期追踪自身的健康状态,定期进行MRI检查或血液检查等,并且去观察在一段时间内这些数据的变化,通过科学分析来保持自身的健康。

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