阿卜杜拉国王科技大学与呈元科技联合实验室科研成果引领计算生物学领域创新

近期,沙特阿卜杜拉国王科技大学与呈元科技联合实验室在人工智能辅助药物设计领域接连取得一系列重要科研成果,提出并落地了生物制药领域的第 一个类ChatGPT的模型框架,暨底层的预训练大模型结合顶层的强化学习,从而实现分子的从头设计,相关论文分别以《利用深度学习预测SARS-CoV-2的抗原演化》、《AB-Gen:基于生成预训练转换和深度强化学习的抗体库设计》和《利用生成预训练转换和深度强化学习优化化学空间中的结合亲和力》为题发表在《自然·通讯》、《基因组学、蛋白质组学和生物信息学》和《F1000研究》上,为计算生物学和生物制药领域的创新开辟了新的道路。

据悉,这些方法中的强化学习与ChatGPT类似,但在技术上更为先进。ChatGPT使用单一指标进行优化,而阿卜杜拉国王科技大学与呈元科技联合实验室开发的强化学习方法则同时优化多个指标。呈元科技联合创始人、阿卜杜拉国王科技大学教授高欣表示:“因此,从这个角度来说,我们的工作在一两年前启动的时候,其理念就已经比较先进,甚至于比2023年年初才风靡的ChatGPT还要*。”

《利用深度学习预测SARS-CoV-2的抗原演化》一文中,阿卜杜拉国王科技大学与呈元科技联合实验室提出使用生物实验室数据对大规模预训练模型进行微调,再利用“遗传算法”预测病毒的演化过程,从而找到可能会在未来暴发的病毒变种。据该篇论文审稿人介绍,这项研究新颖和可靠,又具有较高的现实意义,不仅可以用来指导新疫苗的开发,也能够提高卫生部门对新变种的防护意识。

图丨相关论文(来源:Nature Communications)

而在论文《AB-Gen:基于生成预训练转换和深度强化学习的抗体库设计》和《利用生成预训练转换和深度强化学习优化化学空间中的结合亲和力》中,高欣团队分别针对小分子药物和抗体药物的开发过程中化合物多种性质同时优化的问题提出了基于强化学习和预训练大模型的生成算法。这两项研究均是人工智能在制药领域实现的创新性突破,可以实现药物的从头设计。高欣表示这一领域将为大分子药物、多肽药物,酶以及其他蛋白相关应用提供新的解决方案。他也非常期待基于生成式 AI技术研发的生物药能够进入临床应用阶段。

据了解,呈元科技有限公司于2022年4月创立,这是一家基于下一代AI生物设计技术的合成肽创新疗法公司。在阿卜杜拉国王科技大学校长陈繁昌(Tony Chan)和创新工场董事长兼CEO李开复的共同推动下,高欣实验室与呈元科技开设了联合实验室,形成了严格的干湿闭环。目前,呈元科技已经针对天然氨基酸序列、非天然氨基酸序列和复杂构象的多肽,构建了世界上*跨模态预训练大模型,其在各种下游任务上都表现出了显著的准确度提升。此外,该公司的AI设计平台使用基于多指标优化的定向进化算法对多肽药物的亲和力、穿膜效率、稳定性等性质进行全方位的优化。如今,该公司新的多肽药物设计平台和范式已经在多个若干管线中取得良好结果,模型的设计和预测也已得到湿实验验证。高欣表示,呈元科技将在今年将若干个管e线推到临床前实验阶段。