交汇点讯 输入一段基因序列,不到三分钟,改造的蛋白质的三维结构便在屏幕上完整呈现。过去,这是专家一两个小时的工作量。10月17日至18日,第六届实验动物行业发展与合作高峰论坛在南京举行。论坛由国家遗传工程小鼠资源库与江苏集萃药康生物科技股份有限公司联合主办,20多位专家围绕资源建设、模型创制、安全评价等环节,共议一个新鲜话题:当AI走进动物房。
实验动物小鼠是遗传背景清晰、微生物受控,人工专门繁育,用于科研、药物检定等标准化实验的小家鼠。会上,药康生物发布的人源化动物平台Geminula最受关注。“人源化小鼠”听着陌生,却和许多人用药有关。药康生物人源化专项负责人和心血管管线负责人肖琪说,很多新药是“只认人”的基因和蛋白,普通小鼠试不了。比如降脂小核酸药物要识别人RNA序列,即使是狗、猪,甚至猴都无法完全模拟人的基因序列。人源化小鼠完全补齐了这一缺口。科学家把人类的某个基因引入小鼠受精卵,让小鼠携带类似人类的基因。肖琪说,胚胎发育免疫系统会当它是“自己人”,还能代代遗传。
这类小鼠曾金贵一时。肖琪回忆,2000年前后,定制一只基因突变小鼠要数万元,而如今更复杂的人源化小鼠早就是新药研发的常用工具。如何能让人源化小鼠很好地配合新药开发,他说其中一条道路是AI,他们现在的办法正是发布的新平台,Geminula。新平台由两个主系统组成:Nebula主系统,如人类大脑和五感,吸收整合数以万计的基因、动物、药物和临床试验数据信息,并将这些信息织在一张上千基因的高维关联的网上。“这种网络,可以挖掘很多科研工作者可能无法看到的重要信息。”肖琪说,Nebula主系统能呈现整个药物研发布局、指引研发人员人源化研发方向;另一套Stella主系统负责高效执行,使公司各个部门信息传递流畅,并提供了多个AI智能体帮助项目高效执行。
他举了两个例子。制作一个五基因组合人源化小鼠,可能是4+1或3+2,甚至更多的组合。研发人员常只能看到研发端信息,却无法实时掌握生产端库存信息,“通常只能想到一两条线构建策略”。然而AI助理可以抓取数据分析后一次设计出多条路线供研发人员选择。蛋白结构分析同理,人与鼠蛋白拼接,复杂蛋白容易失败,过去专家要几十分钟到一两小时,“把基因输入系统,AI助理三分钟以内就能完成分析并给出方案”。即使不懂蛋白结构的基因编辑专家,有了工具便不再是“基因序列的搬运工”。
AI能在计算机里模拟小鼠,未来还需要真小鼠吗?面对记者的提问。肖琪的回答很冷静:“当前肯定是需要的。”他解释,模型准确度取决于训练集质量,而生命科学尚有大量未被读懂的领域。“即使是研究了几十年信号通路,但今天会有新的发现,随着技术不断变革,研发方法越多也看到越多原本想象不到的知识盲区。”在他看来,模型与真理始终有距离,虽然模型可以帮助解决很多问题,包括虚拟小鼠,但客观世界科学的探索仍是推动科技发展重要的部分。实验实践和AI模拟并存或会是未来一段时间发展的形态。模拟数据必须经真实试验验证,相较小鼠,细胞模拟、器官芯片模型复杂度会更低一些,或许能够更早拿到成功。虚拟动物,尤其是小鼠,也是当下AI技术前沿重要领域,但动物实验短期无可替代。
肖琪认为,AI擅长大数据吞吐和并行关联,跨越多层逻辑的创造仍靠人。他以物理学公式为例:“很多物理方程不是科学家通过一步步推导获取的,而是洞析现象本质和对不同物理概念的理解,让他们能穿透许多层逻辑看到后面的规律。”药康生物创始人兼董事长高翔持同样看法:“AI现在主要还是提高效率,数据量足够多,可能产生一些新东西,真正创造性的东西肯定还是需要人去思考。Gemiula系统由多类智能体组合搭建,指引方向提高效率,以解放技术人员投入深度科学和高技术壁垒探索。”
心血管线上,肖琪团队的工作是“给小鼠定制疾病”,再检验药企药物效果。以肺动脉高压为例,大鼠病症比小鼠典型,可新药早期候选药物多,一旦换成大鼠,用药量和成本会指数级上涨。公司正在开发一种新型肺动脉高压小鼠模型,解决小鼠相比较大鼠较难模拟人类病症的问题,更好地帮助推进药物研发。“国内外药企听到消息的第一反应,是希望我们尽快与他们分析最近的进展。”肖琪说,心衰等模型也遵循同一思路,从急性手术转向慢性病模拟。此外,药康生物的动脉粥样硬化冠心病和心肾复合疾病模型等也在突破传统模型限制,更加贴合临床病症,符合药物研发需求。
支撑这份底气的是南京的“家底”。高翔说,南京拥有国家实验动物资源库,资源储备全球领先,还开创公立机构与民企联合运营模式,破解资源库运营经费不足难题。七大国家级资源库每年定期开会,标准建议可经资深专家渠道报送主管部门。江北新区药谷走自主培育企业的路子,产业链齐全,每年都有新企业上市,“要面向全国乃至全球,为新药研发提供底层支撑”。
新华日报·交汇点记者 张宣












