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英伟达投了两次的AI 制药公司正在攻克红斑狼疮

时间:2025-01-05 来源:半岛官网安全
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  希望之城(City of Hope)是美国最先进的癌症研究与治疗机构之一。

  2012年是Jacob Berlin在希望之城工作的第二年。Jacob在贝克曼研究所担任分子医学系副教授,研究纳米材料和合成化学的交叉领域,有关技术可用于小分子药物研发。此前,他已在小分子药物研发领域深造多年。

  一天,Jacob无意中在餐巾纸上写下一个技术构想:能否创造一种技术,让它在几分钟内筛选数亿个药物分子,并记录它们与疾病靶点的相互作用,用这一些数据驱动AI加速药物研发。

  Jacob很快意识到,这项技术一旦大规模应用,药物开发速度将提高数千倍。他迫不及待地给弟弟Eli Berlin打了一通电话:“这个想法太酷了!这将成为一家公司。”

  “听起来很棒,Jacob。但它真的有用吗?”Eli反问。Eli从事私募股权投资工作,他擅长从商业视角给出建议。Eli印象中,Jacob很少对自己的成就如此兴奋,Terray是一次例外。

  “它甚至还不存在,只是一张很酷的餐巾纸,但我们会去实现它。”Jacob说。

  2022年,美国洛杉矶新建了一座占地超50000平方英尺的工厂,约2/3个足球场大小。这里既是一座药物研发实验室,也是一座AI数据工厂。人类科学家和AI每天共同产生50TB原始化学数据,相当于12000多部电影。

  2018年,Jacob最初的技术构想有了雏形,他和弟弟Eli共同成立Terray。Terray通过大规模计算与实验室数据相结合,降低小分子药物开发成本与风险,提高研发速度。

  最近,不到一年时间里,英伟达两次押注Terray。2023年底,Terray首次获英伟达投资;2024年10月,Terray宣布完成1.2亿美元B轮融资,英伟达再次加注。

  在哈佛大学读本科期间,Jacob就开始思考怎么样制造更有效的药物。在MIT攻读博士后期间,Jacob做了大量的分子设计和开发工作,很多成果被用于小分子药物开发中。

  小分子药物因分子结构简单,服用方便,生产所带来的成本低廉而很受欢迎。患者口服后,药物可在消化道内被吸收进入血液,如阿司匹林和他汀类药物等。

  长久以来,新药研发都困在“双十定律”的诅咒里,平均每项研发都要耗费10亿美元和10年时间,且失败率高达90%。

  根本原因主要在于,药物发现过程好比“大海捞针”。目前,潜在可行的药物类小分子化合物的数量约在10^40~10^60。而传统制药流程中,企业往往应该要依据发病原理确定靶点,在潜在可行的药物分子中反复实验、设计、测试,找到能够命中靶点的药物分子,每周只能生成约10~20个数据点,研发进展极慢。

  于是,Jacob到莱斯大学攻读第二个博士后学位,转向纳米材料研究,试图将材料微型化,加快药物研发效率。此后,他在希望之城综合癌症中心的贝克曼研究所当了8年教授,研究纳米材料和合成化学的交叉领域。

  彼时,以深度学习为主的AI浪潮逐渐兴起,用AI将药物研发从“大海捞针”变为“可控工程”的呼声也随之高涨。

  其中一条路通向算法,代表成果是谷歌DeepMind的AlphaFold系列。这类企业押注于算法能力,认为算法设计越好,所需的数据就越少,企业通常不需要建立大型实验室。

  Jacob认为,药物研发虽是算法问题,但更是一个数据问题。以往的化学数据规模小且质量不高,无法高效驱动AI进行药物研发。于是,Jacob在餐巾纸上写下一个大胆的想法,并为此成立了一家公司。

  Jacob将公司的发展历史描述为一个多阶段的旅程,从硬件革命(扩大芯片制造规模),到数据革命(快速准确地收集高质量数据),再到计算革命(构建药物发现平台)。

  早在10年前,Jacob和团队的博士生Kathleen Elison便共同开发了一种超高密度微阵列芯片。

  每个芯片大约只有1枚镍币大小,分布着3200万个微孔,每个微孔都是高速生化筛选的反应点。将芯片放置于化学溶液中,溶液分子与芯片微孔中化学分子的每一次相互作用都会被记录下来,每天会有数百万次记录,产生50TB原始数据。“这是一个天文数字般的进步。”Elison表示。

  目前,Terray已经构建了世界上最大的化学数据集,在过去3年中定量测量了超过50亿个靶点-配体相互作用,约为所有公开可用化学数据的50倍,且数据集规模每年翻一倍。

  2022年2月,Terray推出药物发现平台tNova。通过高密度微阵列技术和AI技术,tNova平台能够系统分析药物分子与疾病靶点之间的相互作用,识别并优化潜在的药物候选分子。

  2024年2月,Terray在GitHub上开源了多模态预训练模型COATI。COATI能够将实验中的化学数据“编码”为AI能够理解的计算机语言,经AI处理后,再将药物分子对应的计算机语言“解码”为化学数据,从而倒推出分子结构,加速实现药物分子设计。2024年3月,Terray在GitHub上发布COATI2,训练数据量为上一代模型的2倍。

  简言之,Terray通过超高密度微阵列芯片生成大量“靶点-配体”发生反应的原始数据,以此训练生成式AI模型,驱动AI筛选出最有效的药物分子。之后,对筛选出的候选药物分子进行高通量实验测试,测试数据将成为新训练数据导入数据集,从而形成数据闭环,逐步的提升模型筛选和设计药物分子的准确性。

  目前,Terray已将每个药物分子的设计-制造-测试-分析周期压缩至1个月以内。

  不过,这种将AI计算与实验室研究深度耦合的方法,也要求Terray构建起一个跨领域专家团队把控关键环节,以及足够的计算资源支持。资金、人才、算力,缺一不可。

  借助这融资势头,Terray在洛杉矶蒙罗维亚技术园区落地了超50000平方英尺的综合实验室,接近2/3个足球场。与此同时,Terray也开启新一轮“招兵买马”,在所有的领域搜寻志同道合的专家。

  Jacob曾在一次采访中直言,“招聘团队是最大的挑战。找到使命、愿景一致,充满激情且能力出众的人一直都是一项艰巨的任务。”

  Fez在临床药物领域有数十年积累。他于1995年加入默克公司,担任高级研究化学家,并升任化学执行总监。他曾将8个候选药物送到临床试验门前,其中3个进入临床试验,包括用来医治肥胖症的同类首创小分子MC4R激动剂MK-0493。

  Fiona在生物技术和生物医学行业有20多年从业经历,专注于端到端产品解决方案与制造流程的跨学科技术开发。她的技术理念与Terray不谋而合:“大规模的化学-生物相互作用数据,结合机器学习方法,将会展现出颠覆性的创新潜力。”加入Terray前,Fiona曾领导全球基因测序设备巨头因美纳的Array产品组合研发部门。在她的领导下,Array四年内收入增长40%。

  其中,Bassil Dahiyat曾被麻省理工学院《技术评论》评选为“100 强青年创新者”。他深知,药物发现领域长期受到规模和资源的限制,而Terray平台所能提供的大规模实验筛选和先进的计算方式,恰好能帮助突破这一瓶颈,发掘出具有潜力的新药候选物。

  Sudha Parasuraman则有丰富的临床开发和商业经验,在免疫学、肿瘤学、血液学及罕见病领域均有多年研究。“在Sudha博士专业相关知识的支持下,Terray的内部和合作项目将更好地向临床阶段推进。”Jacob Berlin表示。

  Terray首席科学家Vanessa Taylor此前在Rigel Pharmaceuticals担任生物学副总裁,曾负责领导临床前研究项目,从靶点识别到主要候选药物的选择,以及支持IND(研究型新药)申请和早期临床研究。在Rigel任职期间,她直接参与了7种候选药物的临床研究,着重关注是炎症和罕见疾病。

  Terray首席平台官Craig Schulz此前是安进公司的首席科学家,曾负责设计、测试和运行安进公司的自动化解决方案。Craig发明过许多新技术,包括对小分子和大分子合成、纯化和筛选的改进等。

  同时,Jacob的亲弟弟Eli Berlin也辞去原本的私募股权工作,成为Terray的联合发起人,并担任首席财务和运营官。

  加速组建跨领域专家团队的同时,迅速扩大的数据集也急需大量计算资源维持运转。2023年,一笔来自英伟达的投资,为Terray补上了计算资源的巨大缺口。

  2023年11月,Terray宣布获得英伟达风险投资部门NVentures的股权投资。

  当时,Terray已拥有一批高质量的实验数据,想要逐步训练自己的小分子化学基础模型,用生成式AI来解决复杂的药物发现问题,急需大量计算资源。英伟达承诺,将为Terray提供NVIDIA DGX™ Cloud平台,利用NVIDIA AI软件堆栈和NVIDIA的全栈计算专业相关知识,协助Terray优化和扩展其基础模型的开发。

  最近,英伟达宣布其开源的NVIDIA(®) BioNeMo(™)框架正加速落地。BioNeMo框架通过一系列加速计算工具,为生物分子研究提供指数级扩展能力,提高药物研发流程中的计算水平。目前,已有200多家科技生物公司、大型制药公司和初创企业,将BioNeMo集成到其计算机辅助药物研发平台和工作流中。Terray就是这里面之一。

  人体内部的化学环境极其复杂,药物进入人体开始临床试验后,很可能遇到在实验室里未曾出现的副反应,损害人体健康。临床试验一旦失败,此前多年努力都打了水漂。

  因此,Terray等生物技术初创企业大多会选择与大型药企合作,形成优势互补,降低药物研发成本。目前,Terray已经陆续和大型制药企业建立合作。

  2022年10月,Terray与生物制药公司Calico达成合作。Calico由Alphabet创办,致力于用先进的技术研究老年疾病。根据协议,此次合作旨在开发癌症等疾病的小分子疗法。双方将利用Terray的tNova平台,识别Calico选定靶点的小分子先导化合物。

  2023年12月,Terray宣布与百时美施贵宝达成一项多目标合作协议,以发现和开发某些疾病的小分子疗法。根据协议条款,Terray将利用tNova平台发现和开发针对百时美施贵宝指定的一组靶点的小分子化合物,百时美施贵宝将负责开发和商业化。

  合作项目在药物分子发现、候选药物、临床试验及监管等节点取得关键进展时,Terray都有资格获得额外付款。同时,如果百时美施贵宝成功将合作的产品商业化,所产生的净销售额也需分配特殊的比例给Terray作为特许权使用费。

  今年10月,官宣B轮融资后,Terray相继宣布了与Odyssey Therapeutics的合作。Odyssey是一家临床阶段的生物制药公司,专注于自身免疫性和炎症性疾病的药物研发。

  根据合作协议条款,双方将合作确定一个或多个候选药物。Odyssey将提供相关知识产权和专业相关知识,供Terray的tNova药物发现平成药物发现和先导阶段。此后,双方将一同承担该项目的研究、开发和商业化任务,并平等分担合作损失和利润。

  Jacob曾在两年前的一次访谈中坦言:“将我们的技术规模化、工业化应用远比想象中更难。”某一些程度上,这也是整个制药领域共同的难题。

  虽然一些人工智能开发的药物正在进行临床试验,但仍处于早期阶段,全世界内仍未出现一款通过临床测试的AI药物。华盛顿大学蛋白质设计研究所所长、生物化学家大卫·贝克此前指出:“生成式人工智能正在改变这样的领域,但药物开发过程依然非常混乱。”

  最常见的争议在于,AI往往是基于大规模数据,经过推理运算后,预测出某个药物分子结构,但没办法提供该药物针对相应疾病的生物学机制,这可能会造成潜在的安全风险。

  但反对者认为,对于目前市面上流通的绝大多数药物,人类都无法准确解释其作用机理。“如果目的是改善人类健康并确保患者获得有效的治疗,那么在不完全了解生物学的情况下开发治疗方法是理所当然的。如果这是一个黑匣子,我会接受这个黑匣子!”AI制药企业insitro首席战略官Philip Tagari曾表示。

  对此,Jacob也表达过相似的观点:“对我们以及整个领域的最终考验是,10年后回顾过去,是否可以说临床成功率大幅度上升,并且我们有了更好的药物来促进人类健康。”

  据报道,Terray正在开发治疗红斑狼疮、牛皮癣和类风湿性关节炎等疾病的新药。此外,Jacob透露,2026年,Terray预计将有药物进入临床试验。

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