中新網(wǎng)北京6月12日電 題：利用AI探索抗體“鑰匙”、加速藥物研發(fā)——訪百圖生科團(tuán)隊

　　記者 張素

　　試想一下，人體里存在的蛋白質(zhì)有著各種形態(tài)的“鎖孔”，如果研發(fā)人員能夠精準(zhǔn)預(yù)測出形態(tài)并設(shè)計出相應(yīng)的“鑰匙”，就能大幅提高“解鎖”效率，而這有助于加速更多前沿藥物研發(fā)及其他生命科學(xué)項目進(jìn)程……

　　記者采訪獲悉，包括發(fā)布生命科學(xué)大模型驅(qū)動的AIGP(AI Generated Protein)平臺在內(nèi)，百圖生科研發(fā)團(tuán)隊已取得一系列積極進(jìn)展。

　　合作研發(fā)，為藥物開發(fā)創(chuàng)新思路方法

　　近一段時間，西湖大學(xué)陳子博實驗室與百圖生科基于AIGP平臺共同開展AND-gate蛋白設(shè)計研究項目。此舉旨在設(shè)計出具有分子邏輯門功能的人造“智能”蛋白質(zhì)，實現(xiàn)對復(fù)雜生命系統(tǒng)的精準(zhǔn)信號響應(yīng)和調(diào)控，為諸多疾病診療提供創(chuàng)新性解決方案。

　　“我們利用AIGP平臺，在較短時間內(nèi)設(shè)計和生成具有特定性質(zhì)的蛋白質(zhì)。這不僅為AND-gate蛋白的設(shè)計和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，也為創(chuàng)新藥物開發(fā)提供了新的思路和方法?！卑賵D生科首席執(zhí)行官劉維在受訪時說。

　　劉維還以與邏晟生物方面合作探索腫瘤新靶點為例說，利用自主研發(fā)的腫瘤免疫逃逸靶點確認(rèn)平臺(Tier-A)，將創(chuàng)新成果快速賦形為具有全新作用機(jī)制生物大分子，“平時實驗室解析晶體結(jié)構(gòu)需要幾個月時間，而AIGP平臺將這一過程縮短到一兩周時間?！?/p>

　　在百圖生科首席技術(shù)官、首席AI科學(xué)家宋樂看來，靶點發(fā)現(xiàn)、化合物合成和篩選是新藥研發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，AI大模型有望實現(xiàn)該過程效率和效果的雙重提升，“我們希望在計算機(jī)里更快地設(shè)計出滿足‘鎖孔’精度的‘鑰匙’，加快人工設(shè)計蛋白進(jìn)化的速度，從而解決生命科學(xué)行業(yè)的痛點問題。”

　　據(jù)知，百圖生科將于近期面向潛在合作方和專業(yè)研究者開放AIGP平臺的部分用戶界面。他們還計劃在一年內(nèi)發(fā)布AIGP2.0版本，以期提供更多任務(wù)模型訓(xùn)練等能力。

　　更快更準(zhǔn)，推動模型迭代與應(yīng)用落地

　　亮點紛呈的AIGP平臺，背后依托的是大規(guī)模多模態(tài)模型體系“xTrimo”。

　　據(jù)知，“xTrimo”由千億參數(shù)的預(yù)訓(xùn)練模型和多個下游任務(wù)模型組成，模型采取4層嵌套結(jié)構(gòu)的設(shè)計邏輯。今年4月，百圖生科發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，抗體結(jié)構(gòu)預(yù)測模型“xTrimoABFold++”展現(xiàn)出更高的準(zhǔn)確性和效率。相較于“AlphaFold2”，其推理速度快540倍、運(yùn)行速度快151倍，可在3秒內(nèi)精確預(yù)測抗體的原子級結(jié)構(gòu)。

　　“數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度或質(zhì)量會對模型表現(xiàn)造成直接影響?！彼螛方忉屓〉眠@份“成績單”的原因時說。研發(fā)團(tuán)隊還對公開數(shù)據(jù)進(jìn)行了精細(xì)的對齊工作，并以內(nèi)部實驗室數(shù)據(jù)為高質(zhì)量數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，有效應(yīng)對數(shù)據(jù)挖掘和利用的挑戰(zhàn)。而在算力方面，他們此前構(gòu)建的生物超算平臺支持動態(tài)獲取高達(dá)幾千到幾萬個GPU，以及相應(yīng)的CPU資源。

　　“xTrimo”體系中的另一個子模型“xTrimoGene”，及其面向更多下游任務(wù)的版本“ scFoundation”也受到廣泛關(guān)注。近日，由百圖生科聯(lián)合清華大學(xué)發(fā)布的論文結(jié)果表明，在細(xì)胞類型注釋、擾動預(yù)測和協(xié)同藥物組合等6個單細(xì)胞領(lǐng)域基礎(chǔ)任務(wù)和下游應(yīng)用場景上，xTrimoGene、scFoundation綜合表現(xiàn)超過經(jīng)典方法，實現(xiàn)了行業(yè)SOTA。

　　“我們要把基礎(chǔ)工作做到極致，還將進(jìn)一步提高模型的精度和速度，包括將抗體結(jié)構(gòu)的預(yù)測速度提升到毫秒級等?！彼螛氛f。

　　與此同時，劉維表示，他們也希望向行業(yè)開放部分能力，征集更多生態(tài)合作伙伴，推動大模型快速迭代與應(yīng)用落地，并形成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)閉環(huán)。

　　面向未來，創(chuàng)造更多更美好的蛋白質(zhì)

　　先由科研人員輸入對目標(biāo)蛋白質(zhì)的各種參數(shù)需求，算法生成蛋白質(zhì)。接著，蛋白質(zhì)被自動打印出來，科研人員只需拿著由算法自動化生產(chǎn)出來的蛋白質(zhì)進(jìn)一步科學(xué)驗證……這是劉維心中對于未來“蛋白質(zhì)工廠”的設(shè)想。

　　“希望在未來5年內(nèi)將AIGP平臺帶到全新水平，為世界創(chuàng)造更多更美好的蛋白質(zhì)，助力開創(chuàng)更美好的生活?！彼f。

　　面向未來，百圖生科還面向前沿生物技術(shù)專家、藥物開發(fā)專家和臨床專業(yè)團(tuán)隊等發(fā)起了“卓越開發(fā)者計劃”。宋樂解釋說，這項計劃將為高質(zhì)量的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究項目提供科研經(jīng)費和引擎能力支持。他還表示，百圖生科已組建跨多個學(xué)科背景的人才團(tuán)隊，確?？蒲谐晒掷m(xù)產(chǎn)出。

　　須注意的是，隨著AI蛋白設(shè)計應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，相關(guān)方面基于AIGP平臺等開展的合作不僅限于狹義的抗體藥物研發(fā)，而是進(jìn)入多種大分子藥物、細(xì)胞基因療法、生命科學(xué)工具等領(lǐng)域，并延伸至環(huán)保、石油、食品等領(lǐng)域，利用AI生成創(chuàng)新蛋白質(zhì)的能力，解決更多現(xiàn)實問題。比如，科研人員正在探索能夠高效分解塑料或加速特定能源生產(chǎn)制備的蛋白酶。

　　劉維表示，在努力擴(kuò)展目標(biāo)領(lǐng)域和業(yè)務(wù)模式的同時，他們保持著不變的初心，那就是“用AI大模型、前沿生物計算技術(shù)等，建模復(fù)雜的生命體，并設(shè)計全新的蛋白以應(yīng)對挑戰(zhàn)”。盡管投入巨大，他們依然會在這條道路上堅定前行。(完)