【智能时代】AI+制药:推动医疗创新新引擎,药物研发智造新时代

科技有六合 2024-07-23 19:40:35

AI为核心的新一轮科技创新浪潮已至,AI将与互联网一样,带来新一轮范式革命,人类社会将进一步加速发展。我们精心准备,重磅推出【智能时代专题】,目前已规划121篇深度原创研报,将全方位梳理AI产业、技术、代表性公司等发展历史、现状、趋势,展望智能时代未来图景,挖掘投资机会。

智能时代专题:AI+制药

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一、传统药物研发大海捞针,AI破解传统药物研发困境。

传统药物研发投入高、周期长、成功率低,制药成为高风险赌博。药物从最初发现,到最终上市的漫长旅程,每一步都伴随严格标准与筛选,数以万计候选化合物中,最终只有约1种化合物能够通过所有阶段测试与审查,获得FDA批准。

Ufts药物开发研究中心数据,传统药物研发过程中,常常需要药物研究员根据经验,提出5,000~10,000种化合物做药物筛选,筛选出约250个化合物进入临床前研究,找到5~10个化合物进行临床试验,最终有1种化合物通过临床测试获得FDA批准。

药物研发行业面临双十定律、反摩尔定律困境,传统新药研发模式急需变革。传统药物研发通常采用漏斗式筛选模型,海量化合物库中层层筛选,最终只有极少数化合物能通过临床试验获批上市。

Nature统计数据,1款新药从实验室走向市场,需要经历漫长研发过程与层层考验,需要大量资本投入。大海捞针式的研发模式效率低下,成功率不断下降,越来越难以满足患者对新药需求。

双十定律:制药公司投入10亿美元研发经费,10年才能研发出一种新药。Nature统计数据,双十定律是理想业态,现实中1款新药,从研发到获批上市,需要经历从靶点发现、先导化合物筛选、临床前研究、临床试验等漫长、复杂的过程,平均需要10~15年时间,耗费约26亿美元,临床成功率不到10%,最终只有极少数候选药物能通过层层筛选走向上市。

反摩尔定律:制药公司过去几十年研发支出不断增加,10亿美元能换来的新药数量,每9年减少一半。摩尔定律指当价格不变时,半导体性能每18个月翻1倍。药物研发领域呈现相反特征,新药研发成本不断飙升,每隔9年翻1番,主要因为新药研发难度不断加大,特别是肿瘤、神经退行性疾病等复杂疾病,传统研发方法难以奏效,需要投入更多资源进行探索,不断趋严监管要求也提高临床试验成本。

药物研发领域低垂果实逐渐摘尽,进一步加大新药研发难度。过去几十年,制药工业通过经验探索发现许多革命性新药,有效改善许多常见病治疗方式。随着研究深入,许多疾病治疗分子机制日趋复杂,新药研发不得不向疾病发生的根源挖掘,意味着要在基因、蛋白质等更深层次进行探索,技术难度与不确定性大大增加,容易开发的低垂果实已逐渐摘尽,剩下的多是复杂疾病,需要创新开发方法。

二、AI全方位影响与重塑制药行业,大幅提高新药发现成功率。

AI制药本质,是从依赖专家直觉,到数据驱动决策的范式转变,由感性、直觉化,转向理性、数据化。

传统药物研发,专家直觉与经验发挥关键作用,研究人员基于自身知识与感觉,凭借灵感探索研发路径,具有主观性与不确定性,特别是在疾病机理尚不明确的复杂疾病与全新药物研发领域。

AI制药,高度依赖数据与算法,通过不断训练迭代模型,提取规律性知识,找到正确、高效、可复制的药物研发路径。

AI正在全方位影响与重塑制药行业,根本上解决药物研发诸多难题,推动制药业实现颠覆性变革。AI引领制药业进入更智能、高效、个性化新时代,通过快速分析海量数据,加速药物靶标确认与先导化合物发现;利用算法优化药物分子设计,预测候选药物关键性质,显著提升研发效率、降低成本;助力实现个性化精准用药,推动药物研发从大众化向精准化转型,提高新药可及性,使高质量治疗更普及。

AI将显著提升药物研发效率,使新药研发周期大幅缩短。研发效率低下,是制药企业广泛面临的难题,新药从实验室到上市动辄十数年。AI可实现海量文献与数据的快速分析挖掘,加速药物靶标确认与先导化合物发现,利用AI算法优化药物分子设计与合成路径,缩短先导化合物优化时间,准确预测候选药物药效、毒性、药代动力学等关键性质,提高临床试验成功率。

中国AI制药企业晶泰科技副总裁王明泰表示,理论上,可能成药的化合物数量有10的60次方,数量量级甚至超过地球上物质的原子数量。传统药物研发,筛选可能成药的化合物主要靠人工实验,效率低,筛选顺序往往基于研发者个人经验,不确定性高;基于AI算法,可实现24小时内完成对10亿种化合物虚拟筛选。

Tech Emergence数据,AI在化合物合成与筛选方面,可节约40%~50%时间,每年将为制药行业节约化合物筛选成本260亿美元。

AI将极大降低药物研发成本,减少药物研发过程中试错次数,增加成功率。AI技术可通过精确数据分析与模型构建,高效筛选先导化合物、优化药物分子设计、预测候选药物关键性质等方式,减少药物淘汰风险,提高研发命中率,大幅降低药物发现阶段的成本投入。AI可优化临床试验设计,实现精准匹配患者,不仅能提高试验成功率,也能降低试验成本。

波士顿咨询公司BCG数据,对超过100家AI原生生物技术临床数据分析发现,AI生成药物分子在I期临床试验中,成功率高达80%~90%,历史平均水平约50%;II期临床试验中,AI发现药物分子成功率40%,与行业平均水平相当;测试需要时间,目前暂时没有进入III期的药物分子,若假设与传统药物在III期成功率相当,新药研发成功率,将从目前5~10%,提高到9~18%,制药行业整体研发效率将实现翻倍。

三、AI成为驱动制药行业创新发展催化剂,AI制药产业迎来高速发展成长期。

受ChatGPT掀起的新一轮AI浪潮带动,全球各大药企与生物科技公司积极发展AI制药。AI制药产业日益受到资本市场青睐,行业渗透率快速提升。

MedMarket Insights数据,2023年全球AI制药市场规模12.9亿美元(+33%),预计将保持稳定增长,2026年规模将达24.7亿美元(+30.4%),相比2023年接近翻番增长。

全球AI制药市场规模

资料来源:MedMarket Insights、六合商业研选

中国AI制药产业迎来高速发展的成长期,市场规模快速扩张。生物技术与AI技术快速发展,AlphaFold、ChatGPT等创新AI模型的出现,带动中国Al制药市场发展。中商产业研究院数据,2023年中国AI制药市场规模10.2亿元(+33.0%),预计将保持稳定增长,2026年规模将达24.9亿元(+52.0%),是2023年规模的近2.5倍。

中国AI制药市场规模

资料来源:中商产业研究院、六合商业研选

AI制药,主攻肿瘤、免疫学、神经病学三大领域,探索更有效的治疗方式。AI正在医药研发领域全面应用,特别是在抗肿瘤药物、免疫治疗、神经系统疾病治疗这三大富有挑战、又极具潜力的方向。

市场分析机构Deep Pharma Intelligence数据,2022年,全球AI制药公司主攻适应症,包括肿瘤、免疫、神经、炎症、心血管、肠胃、罕见病与其他病,占比分别为37%、21%、14%、12%、6%、4%、4%、2%。

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