AI蛋白质生成大模型是否将引领生物制药经济变革的新风口-许锦波

9月25日，2023张江生命科学国际创新峰会开幕。本届峰会由上海市经济和信息化委员会、上海推进科技创新中心建设办公室、上海市浦东新区人民**指导，上海市浦东新区科技和经济委员会、上海市张江科学城建设管理办公室支持，上海（张江）集团有限公司主办。近千名企业代表共话产业未来。生物经济已成为全球科技战略高地，在AI等前沿技术的驱动下迎来变革新机遇。AI蛋白质折叠奠基人、分子之心创始人许锦波教授表示，作为生物经济领域重要的底层基础技术，AI蛋白质生成技术正在创新药研发、合成生物学等生物经济核心领域，发挥驱动研发范式变革的重要作用。比如在药物研发领域，蛋白质疗法可以覆盖80%小分子药物未能覆盖的疾病靶点，AI蛋白质技术不仅可助力新靶点的发现，还能通过推动新药发现模式从“试错式”到“可编程”“可预测”的变革，提高药物研发成功率，缩短药物研发周期、降低成本。在合成生物学领域，AI蛋白质技术可以改造酶、代谢通路等研发和生产环节中的关键药物，甚至未来生命体都有望通过AI设计生成。此前AI技术在生物经济中的应用进展较为缓慢，许锦波教授认为，一是因为技术尚处于起步阶段，成熟度欠佳，导致价值不明显；二是通用性不足，高度定制化致使成本过高，难以产业级推广。比如在创新药研发领域，AI蛋白技术爆发前，AIDD（AI辅助药物研发）也被广泛应用，但主要聚焦小分子药领域。小分子随机性较强，且结构简单，探索空间相对有限，AI技术暂未展现出大幅超越传统方法、打破“双十定律”的明显优势。而在大分子药领域，AI蛋白质技术拥有更大的价值空间。许锦波教授介绍，分子之心团队基于AI蛋白质生成技术设计出新型细胞因子，在保证药效的同时大幅降低潜在毒性，解决了传统方法难以突破的瓶颈。后续湿实验验证过程基于高成功率推进迅速，2周之内完成了湿实验验证，得到一个理想的候选分子，目前已经通过动物实验。针对新技术应用通用性不足的问题，分子之心给出的解决方案是AI蛋白质生成大模型。2023年世界人工智能大会上，分子之心发布了全球首个融合自然语言的 AI蛋白质生成大模型NewOrigin（中文名“达尔文”）。NewOrigin大模型拥有百亿级参数，学习了万亿级高质量、多层次、多模态的大数据，采用条件生成机制，并融合AI、分子动力学、量子计算、湿实验等**反馈机制，可以高精度生成蛋白质序列、蛋白质功能、蛋白质知识表示等多种模态蛋白质，完成亲和力、稳定性、活性、表达量等**度任务，用一个高普适性的AI蛋白质生成大模型解决多个问题。NewOrigin还是一个融合自然语言和蛋白质语言的大模型，可以通过对话式交互生成蛋白质，让不具备AI算法能力的生物学家也可以快速上手，降低产业应用的门槛。基于NewOrigin大模型设计理想的候选蛋白仅需3天，经湿实验验证，AI设计的蛋白疫苗相关性能指标超过了全球范围内公开已知的所有蛋白突变体，相对国际一线大药企最好的对照组，疫苗相关性质提高数倍。在合成生物学领域，分子之心正与合作伙伴基于NewOrigin大模型优化塑料降解酶，提升热稳定性以提升降解活性。湿实验结果表明，AI设计的多个候选分子TM值超过野生型。“拥有AI蛋白质生成技术，就相当于掌握了生物经济时代的掘金铲，能够挖掘出新的蓝海。”许锦波表示，分子之心正在服务产业的过程中推进AI蛋白质生成大模型的快速迭代，进而赋能生物创新药研发加速推进，在竞争激烈的制药领域突出重围；赋能合成生物学，生成超越自然界的创新蛋白质材料、易降解且能循环使用的环保材料，对人类无毒无残留的绿色农药、更营养更安全更美味的蛋白质食物等等。期待在不久的将来，在生物产业聚集的张江率先展现出AI蛋白质技术赋能的产业新貌，爆发生物经济领域新一轮产业升级浪潮。