北京大學(xué)匯豐商學(xué)院MBAer觀·享?|?吳宇亮:人工智能的制藥故事


北京大學(xué)匯豐商學(xué)院MBAer觀·享?|?吳宇亮:人工智能的制藥故事
引言
談到中國科技的未來,?人工智能產(chǎn)業(yè)是個不得不提的話題。
自從谷歌的人工智能程序AlphaGo征服圍棋大師李世石和柯潔后,一夜之間,?人工智能(Artificial intelligence,?AI)悄無聲息地進入了我們的生活:精準高效的人臉識別、?勢頭強勁的自動駕駛、習(xí)以為常的siri與小愛等語音小助手、專業(yè)智能的AI輔助診斷,???人工智能的應(yīng)用生機蓬勃。但是在消費者視野之外,初創(chuàng)企業(yè)的發(fā)展與上市之路卻困難重重、荊棘滿布。以?AI四小龍(?商湯、?云從、曠視、?依圖)?為例,商湯科技股價已跌破發(fā)行價的一半,商業(yè)模式仍未得到資本方的認可;?聚焦于細分場景的AI醫(yī)療領(lǐng)域的鷹瞳科技,利用視網(wǎng)膜影像提前預(yù)測疾病,最終營收主要來自于體檢機構(gòu)與保險中心,企業(yè)發(fā)展也不容樂觀。?
雖然AI在大家熟悉的消費、汽車、科技類領(lǐng)域企業(yè)遇冷,但是制藥領(lǐng)域?的投融資熱潮卻如火如荼?。?2021年,全球披露了超過6?0?起AI制藥領(lǐng)域的投融資事件,?總金額超過4?0?億美元。?2021年全球生物制藥領(lǐng)域融資TOP10榜單中(不含IPO),AI制藥公司占了4席,分別是晶泰科技(D輪融資4億美元)、insitro(C輪融資4億美元)、Generate Biomedicines(B輪融資3.7億美元)以及Exscientia(C輪及D輪融資3.25億美元)[?1?]?。
AI好像發(fā)現(xiàn)了一片嶄新的天地和巨大的機會,市場表現(xiàn)出了滿滿的信心。?我想通過這篇短文,聚焦藥物早期發(fā)現(xiàn)階段,帶大家一起探討AI制藥領(lǐng)域關(guān)注的問題:?
●為什么在AI飽受質(zhì)疑的今天,?AI制藥的熱度卻不減反增??
●AI在制藥領(lǐng)域面臨著怎樣的挑戰(zhàn),業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)正在如何探索解決??
?AI制藥近年來為什么這么火熱?
2-1"?反摩爾定律"的創(chuàng)新藥行業(yè)呼喚新技術(shù)
?創(chuàng)新藥行業(yè)有個顯著特征“三高一長”,即高風(fēng)險、高回報、高投入、長周期。?據(jù)統(tǒng)計,在2?0?0?0?年?研發(fā)一款原創(chuàng)新藥需要1?0?年和?1?0?億美金,周期長,?成本高。?但?到2?0?2?0?年,?一款原創(chuàng)新藥研發(fā)的周期已經(jīng)超過10年,費用超過2?5億美金?,成本飆升之快令人瞠目結(jié)舌。?原因是這一領(lǐng)域遵循 “反摩爾定律(Erooms\'? ?Law)?”:大約每九年,藥物研發(fā)的成本會翻倍?[2]。
因此,縮短新藥研發(fā)周期、?提高研發(fā)成功率、?減少研發(fā)成本,是所有創(chuàng)新藥企的共同追求。??以一個創(chuàng)新藥為例,??企業(yè)如果技術(shù)可以減少1?0?%?的研發(fā)成本,就能節(jié)省2?.?5?億美元的研發(fā)支出。與此同時,目前仍有6?0?%?的疾病沒有有效的藥物,50%~7?0?%?的患者對重磅藥物無反應(yīng),?未滿足的需求非常龐大。???如果存在一種技術(shù)可以讓我們更加高效的摘取這些"?高懸的果實"?,?那么將有無數(shù)的患者從中受益,?藥企也能得到巨大的商業(yè)回報,該技術(shù)無疑將是全球超過萬億美元規(guī)模創(chuàng)新藥行業(yè)追逐的對象,?而AI技術(shù),就是近年來最有希望的種子選手之一。?
2-2中國呼喚"?源頭創(chuàng)新"?的技術(shù)
國內(nèi)創(chuàng)新藥的發(fā)展之路道阻且長。2000年-2015年,“新藥”受理數(shù)量規(guī)模巨大、數(shù)據(jù)造假、審批不規(guī)范、后期審批接近停滯。這種背景下的規(guī)?;瘎?chuàng)新藥投資與研發(fā)根本無從開展。?直到2015年2月,原國務(wù)院副秘書長畢井泉空降國家食藥監(jiān)管總局,?擔(dān)任局長,藥品評審頂層監(jiān)管日趨嚴格,我國創(chuàng)新藥春天才開始到來,?海量的資本涌入,?創(chuàng)新藥企如雨后春筍般成長。?這一階段?我國的創(chuàng)新藥物研發(fā)能力過于薄弱,?主要的商業(yè)模式還是跟隨國際大藥企上市的藥物“fast ?follow? ?on”?,?這類藥物被稱為”?me ?too“?類藥物。海量藥企跟風(fēng)“me too”,而“me too”過于內(nèi)卷?被業(yè)內(nèi)戲稱為“?we ?too”?。
直到?2021年7?月《??以臨床價值為導(dǎo)向的抗腫瘤藥物臨床研發(fā)指導(dǎo)原則》的?發(fā)布,這一輪“?we ?too”浪潮才走向終局,?中國需要是“me ?better”,?甚至“first ?in ?class”的原創(chuàng)新藥。當(dāng)前國內(nèi)的創(chuàng)新藥企正在艱難轉(zhuǎn)型,但以我們的資本積累、?技術(shù)實力,距離支持實現(xiàn)1?0?年?2?6?億美金的原創(chuàng)新藥研發(fā)的標準相差甚遠,只有通過切入新的研究方向(mRNA、?Protac、?ADC,生物藥,基因治療等)或者引入新的研發(fā)技術(shù)(AI制藥、DEL等),?才能有可能使我國創(chuàng)新藥發(fā)展實現(xiàn)彎道超車。AI制藥正在中國創(chuàng)新藥發(fā)展的大背景下?茁壯成長。?
2-3AI制藥技術(shù)從實驗室探索到產(chǎn)業(yè)落地
2018年,??Deepmind的AlphaFold以及后續(xù)的AlphaFold2?徹底引爆了整個生物醫(yī)藥行業(yè)。?絕大多數(shù)的藥物都是以蛋白質(zhì)作為靶點并且蛋白的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是合理藥物設(shè)計物質(zhì)基礎(chǔ),通過實驗測定蛋白結(jié)構(gòu)成本高昂且十分困難,而AlphaFold2能有效預(yù)測絕大部分蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),?這點燃了藥企對AI技術(shù)的熱情。?
2022年初,??Nature Reviews Drug Discovery?對20家AI制藥企業(yè)進行了分析,?年增長率在36%左右。2021年底,這20家AI制藥企業(yè)的管線數(shù)目已經(jīng)相當(dāng)于全球20大藥企內(nèi)部發(fā)現(xiàn)和臨床前階段項目數(shù)的50%。這也意味著AI制藥技術(shù)的發(fā)展階段已經(jīng)度過了概念期,?正式走向了規(guī)?;炞C的階段[3]。
?AI制藥技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
3-1數(shù)據(jù)!數(shù)據(jù)!
AI技術(shù)在藥物發(fā)現(xiàn)落地中,可靠數(shù)據(jù)的缺失是面臨最大的困難之一。
?一個典型的例子就是,當(dāng)使用AI算法預(yù)測一個藥物化學(xué)分子在不同物種肝微粒體穩(wěn)定性時,首先需要收集所有的公開或者非公開的肝微粒體穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練。不同的試驗條件,?不同的檢測設(shè)備,?不同的化合物的純度都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生非常大的影響,?因此基于公開數(shù)據(jù)的AI算法預(yù)測藥物成藥性往往會因為數(shù)據(jù)的不可靠而無法獲得一個可靠的結(jié)果。?另外一方面,由于藥企出于商業(yè)機密等原因考慮,他們在研發(fā)中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)一般不對外開放,使得大量寶貴的數(shù)據(jù)沒有被充分有效利用。?
?AI制藥領(lǐng)域通常會采用兩種方法解決數(shù)據(jù)挑戰(zhàn):?一種是結(jié)合高精度的物理計算模型進行生成足夠量的數(shù)據(jù),往往生成數(shù)百個上千個量級,利用該數(shù)據(jù)?作為AI算法訓(xùn)練的輸入,??訓(xùn)練出相對準確的AI模型,?再使用AI模型對數(shù)以千萬計的分子進行評估。這種方法利用了部分基于物理計算產(chǎn)生的一部分數(shù)據(jù),降低對實驗數(shù)據(jù)量的依賴;另?一種是結(jié)合實驗自動化的技術(shù),?通過提高藥物分子的合成效率,?生物實驗效率從而在項目內(nèi)獲得較大量的數(shù)據(jù)作為AI算法的輸入,?實現(xiàn)AI算法評估-?>??高通量合成與檢測 ?-?>?A?I?評估更加準確的良性循環(huán)。?
目前業(yè)內(nèi)眾多公司都在采用相關(guān)的策略并取得了一些成果,?比如薛定諤、?英矽智能等企業(yè)。?
3-2AI有效嗎
兩年前,第一個由AI設(shè)計的分子DSP-1811進入臨床,引發(fā)了業(yè)內(nèi)的歡呼,但目前卻因未達預(yù)期而被停止開發(fā),預(yù)示著?目前尚未有任何一個由AI設(shè)計的分子上市。
我們找到了幾家明星制藥企業(yè)推向臨床的AI設(shè)計的分子,?與藥物化學(xué)專家設(shè)計的已知分子進行了對比[4]。?很明顯的看到,?AI設(shè)計的分子與藥化專家過去設(shè)計的分子非常相似。這也導(dǎo)致了行業(yè)內(nèi)對AI設(shè)計分子的質(zhì)疑:AI能否打破人類的認知壁壘,?突破大量的難成藥靶點,?為至今沒有有效藥物治療的患者帶來希望。
AI制藥領(lǐng)域通常會探索AI在多個領(lǐng)域的價值。比如,AI如果能更快、?更好的設(shè)計出比藥物化學(xué)專家設(shè)計的更加優(yōu)秀的分子,?或者甚至是能給藥物化學(xué)專家提供設(shè)計靈感,那是否也能帶來藥物發(fā)現(xiàn)效率的提高。?使用?AI對分子進行有效的活性評估、?成藥性評估,?可以大大的減少合成化學(xué)分子的數(shù)量,?減少大量的試驗成本,?縮短研發(fā)周期,是否大大降低藥物發(fā)展的成本。AI在哪些應(yīng)用場景更加有價值,更加有效,能夠進一步拓展AI的應(yīng)用范疇,這都是行業(yè)內(nèi)正在試圖解決的挑戰(zhàn)。
?AI制藥企業(yè)的商業(yè)化:?SaaS,??CRO還是Biotech?
如何實現(xiàn)商業(yè)化是AI制藥企業(yè)頭疼不已的事情。?國外擁有眾多非常成功的AI制藥上市企業(yè),?比如薛定諤、?Exscientia、Relay Therapeutics等,?但國內(nèi)的AI制藥企業(yè)該?選擇怎樣的商業(yè)化道路,依然是一個艱難的抉擇。
4-1SaaS(?軟件即服務(wù))
SaaS通過售賣AI制藥軟件可以分為兩種情況:
第一種?以售賣/?出租SaaS軟件盈利。?1?9?9?0?年成立的薛定Schr?dinger作為AI制藥企業(yè)鼻祖,是典型代表。其2?0?2?0?年上市,?當(dāng)前市值19?億美元,2?0?2?1?年營收為1.38億美元,?其中軟件營收為1.13億美元。但是眾多biotech的研發(fā)都會與CRO進行合作,這種模式下目前沒有成功的案例支撐,?用戶對軟件的付費意愿低下,?做成?SaaS軟件的模式天花板顯而易見。這也是薛定諤近年來也投入大量的資源向自研、?合作藥物方向轉(zhuǎn)型的原因。
第二種??算法免費和?算力收費。?華為的EIHealth和騰訊的云深智藥,?完全可以采取算法免費、?云收費的模式進行服務(wù),但該模式尚未被驗證、市場目前?也沒有聽聞有企業(yè)嘗試。??
4-2VIC中的CRO
V?I?C?模式在創(chuàng)新藥領(lǐng)域非常成熟,即Biotech(?生物醫(yī)藥初創(chuàng)企業(yè))?持有新藥的IP(知識產(chǎn)權(quán))?,?從VC(?風(fēng)險投資)?處獲取資金,?將研發(fā)外包給CRO(?合同研發(fā)組織,?通常理解為研發(fā)外包廠家)?,?快速推動藥物的研發(fā),?最終上市或者并購,?此時VC可以實現(xiàn)退出,?CRO獲取訂單,?Biotech實現(xiàn)商業(yè)價值,?病人獲得更好的藥物。??
依托AI成為以AI能力為差異化的CRO企業(yè),可以有兩種方式實現(xiàn)。
其一,?提供AI計算服務(wù)。Exscientia給了我們答案,?其2?0?2?1?上半年的AI計算服務(wù)收入僅4?6?萬美元,似乎單純的AI計算服務(wù)似乎也不是一個很好的選擇。?
其二,?以合作的形式與大量外部企業(yè)共同推進管線的開發(fā),利用廣泛合作沉淀更多的數(shù)據(jù)支持其算法模型進行迭代和優(yōu)化。Exscientia是其中代表,?2022年初賽諾菲與Exscientia達成了近400億元里程碑金額的合作。
4-3VIC中持有IP的AI ?Biotech
這類典型的代表公司是Relay Therapeutics,如今市值1?9?億美元,?它不提供對外軟件服務(wù),跟外部企業(yè)合作較少,主要通過推進自有管線,以更快地驗證公司算法平臺能力,其主要的價值來自于其所持有的管線。?
4-4國內(nèi)企業(yè)的布局
國內(nèi)AI制藥企業(yè)已超過6?0?家且這一數(shù)字仍在增長中,?有來自于高?;蜓芯克晒D(zhuǎn)化、?名校的專家教授或傳統(tǒng)藥企的資深專家創(chuàng)業(yè),也有互聯(lián)網(wǎng)巨頭們的跨領(lǐng)域虎口奪食[?5?]?,但是未有任何一家成功上市或者實現(xiàn)盈利,?如何成功實現(xiàn)商業(yè)化是中國AI制藥企業(yè)迫在眉睫的事情。?
不同的商業(yè)模式代表著不同的要素構(gòu)建,?選擇SaaS模式的公司核心定位是軟件公司或人工智能技術(shù)公司,圍繞其算法產(chǎn)品的領(lǐng)先、?易用等方向打造主要能力;選擇CRO模式則意味著企業(yè)定位是CRO企業(yè),?AI算法是差異化戰(zhàn)略的一部分,?企業(yè)的目標會變成構(gòu)建足夠優(yōu)秀的服務(wù)團隊,提升服務(wù)的差異化,?通過規(guī)模效應(yīng)以及各種新技術(shù)降低成本;?選擇Biot?e?c?h?模式的企業(yè)本質(zhì)上是藥物研發(fā)企業(yè),?要求充分理解市場的需求,?在首席醫(yī)療官CMO的帶領(lǐng)下構(gòu)建足夠優(yōu)秀、?符合市場需求的藥物管線組合,使用AI差異化能力在競爭中勝利。??
哪種模式最適合中國市場,?哪家企業(yè)率先實現(xiàn)商業(yè)化的成功,?拭目以待。?
?站在歷史的維度中看AI制藥
回望過去,藥物發(fā)現(xiàn)過程也經(jīng)歷過數(shù)次變革。人們最初以身試藥來發(fā)現(xiàn)藥物,?后來藥學(xué)專家引入動物試驗,再往后?藥物研發(fā)需要藥物化學(xué)家合成大量的藥物分子進行試驗才能找到潛在的有效分子,?藥物化學(xué)家與生物學(xué)家們一道?尋找了一種成本更低的新方案:?體外試驗,?即在體外的細胞系或者酶上測試候選藥物的活性、?毒性、?吸收等性質(zhì)。?8?0?年代以后,人們發(fā)現(xiàn)計算機可以在電腦中模擬候選藥物的分子結(jié)構(gòu)與靶點的結(jié)合情況,同時處理海量的候選化合物。最終,“計算機輔助藥物設(shè)計-?體外試驗-?動物試驗-?人體臨床試驗”的藥物發(fā)現(xiàn)模式,成為了行業(yè)標準,?大大提高成功率及效率,降低了成本。
如今藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域也面臨?著AI引入的新變化,這必定會給制藥領(lǐng)域帶來更高的效率,幫助突破更加難成藥的靶點。但AI會怎么改變制藥行業(yè),是會顛覆制藥行業(yè),重塑藥物發(fā)現(xiàn)過程?還是會作為現(xiàn)代藥物發(fā)現(xiàn)模式的有力補充,?進一步提高成功率并?降低成本?
時間會給我們答案。?
[?1?]? ?2021年AI制藥投融資「圖鑒」,醫(yī)藥魔方,?2?0?2?2?
[?2?]? Minie, Mark et al. “CANDO and the infinite drug discovery frontier.”Drug discovery todayvol. 19,9 (2014): 1353-63. doi:10.1016/j.drudis.2014.06.018
[?3?]? Jayatunga, Madura K P et al. “AI in small-molecule drug discovery: a coming wave?.”Nature reviews. Drug discoveryvol. 21,3 (2022): 175-176. doi:10.1038/d41573-022-00025-1
[?4?]? 首個AI設(shè)計進入臨床的分子長啥樣?,藥物發(fā)現(xiàn)進展雜評,?2021
[?5?]? ?2022中國AI制藥企業(yè)版圖,智藥局,?2?0?2?2?
撰稿人丨2021級PMBA 吳宇亮
校稿丨2021級PMBA 劉瑛
(本文轉(zhuǎn)載自北京大學(xué)匯豐商學(xué)院 ,如有侵權(quán)請電話聯(lián)系13810995524)
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