医药研发往往涉及到海量数据处理,这也使得药品的研发周期被无限拉长,不仅增加了药企成本,也让相关疾病患者难以早日获得有效治疗。对此,
再生医学网表示,好在随着人工智能技术的兴起,并在医药研发领域大规模应用后,这一难题正在得以解决。
未来:精准医学&药物发现
近年来,精准医学的概念越来越被提及,其强调基于个体差异(包括基因&环境&生活方式等)来进行疾病的预防和治疗,从而降低“一刀切”的治疗方式。出于这个原因,近年来产生了大量生物医学数据,其来源非常多样化:从小型的实验室到大型的多中心研究;这些数据主要称为组学数据(基因组学、蛋白质组学、代谢组学、药物基因组学等),是科学界取之不尽的信息来源,可用于对患者进行分类,获得特定诊断,以及开发新的治疗方法。
过去十年中,计算能力的快速提升,已逐渐形成了与传统药物发现过程中高通量筛选的竞争。机器学习(ML),作为人工智能的一个分支,已有多重方法应用于药物发现过程中,从而预测新化学实体的分子特征、生物活性、相互作用和不良反应等。这些算法,正在改变着新药发现的传统模式。
ML&生物学问题
现代生物学的复杂性,使计算成为支撑生物学实验必不可少的工具,因为它们允许以高精度编码理论模型来处理大量信息,从而促进和加速新药的开发。无论是从hit-to-lead,还是一定程度的ADMET,计算都能给出一定的预测。
如上所述,比例最高的为“药物-靶标相互作用”。靶标研究,位于疾病和药物发现的最前端,这个“开头”的重要性,自不必说。化合物-蛋白相互作用,已成为新药发现的先决条件,如PDB数据库的使用,通过积累大量的受体-配体结晶,为相互作用提供了大量的数据,是药物计算研究人员必不可少的数据来源,同时,相应的也诞生了许多进行测算的软件,如MPLs-Pred。
ML未来发展趋势
贝叶斯、支持向量机、决策树、人工神经网络的深入研究,无疑会为机器学习的精准度大大助力;而基于结构的药物设计,将更加离不开机器学习,从而达到快速、高效、低成本的行业要求。然而,机器学习的优点已有大量研究进行展示,但不得不说的是,真正凭借机器学习、人工智能为核心技术,而开发出的上市药物,还没有。故,基于机器学习的药物发现,也一直受到行业的质疑。但技术上的重大突破,往往伴随着前期的极度质疑,而一旦实现质的飞跃,也必将受到更大的投资回报。