深耕技術行業,盧富榮對此也深入了解,在他看來,AI 製藥確實處於起步階段,當下的 AI 技術仍然需要依賴大量數據和條件來幫助判斷實驗並作出篩選,自我判斷的能力仍需進一步升級優化,而大量數據必須依託大量的實驗,大量的實驗則會涉及一系列自動化途徑,「這裡面是環環相扣的,藥企要...
在傳統的實驗環境中,繁複的工序、重複的操作、製備上萬份樣品、經歷機械性的實驗步驟和流程,是一般實驗人員的工作動態。很多情況下,由於繁瑣的實驗步驟,人工無法準確記錄實驗過程中的每一個影響因素,實驗結果往往因此而產生偏差。
這一點在藥物開發領域尤甚,藥物研究的精細化要求、繁瑣程度對實驗、科研人員提出了極高的要求,例如,藥物開發人員經常需要對一些粉末和液體試劑以極小量的單位進行稱量,幾毫克甚至幾微克是常事。
數位化、自動化概念的出現為這些問題的解決提供了新思路,「早在 2006 年,力揚就與有著 20 餘年經驗的實驗室自動化設備生產商 Chemspeed 合作,目前在國內有 20 多臺自動化平臺,涵蓋藥物研發、石油化工、材料開發、質量控制等領域,幫客戶減少了他們的研發時間,提升了其產出效率。」力揚技術副總裁盧富榮表示。
從整體形勢來看,當前我國製藥企業多數都基本採用單元化、批量化生產為主,自動化設備應用還限制在一些局部單元,整體生產效率相對較低。不過,由於今年年初爆發的疫情,在醫護用具短缺、藥品需求量大增、人工勞動力不足的大環境下,各大醫藥企業越來越意識到實驗室自動化技術的重要性,採購意向也隨之增長。
作為已在這一領域內布局且為數不多的企業,力揚企業有限公司 CEO 黃凱揚敏銳地感知到了這種變化。伴隨各大企業對自動化技術熱情的高漲,對於力揚的下一步發展,黃凱揚也有了一套規劃。他指出,接下來,力揚企業將重點布局三方面:高端的自動化研發及分析設備推進;與合同研發相關服務的繼續合作;結合前沿資訊科技、自動化技術的硬體及智能穿戴,打造智能型實驗室。
改善高耗低效,構建實驗室新生態
實際上,隨著科技的發展,自動化一詞對醫藥行業來說並不陌生。近年來,受醫藥工業發展迅速、藥品生產和質量管理規範日趨嚴格等諸多因素的影響,尤其是受疫情影響,製藥企業對自動化設備的需求逐年增加,促進了工業自動化行業的健康發展。
而這一方面,力揚早已率先布局,Chemspeed基於其三維構建模型,從智能化管理系統到高通量自動化樣品處理,再到各種適合不同環境的反應器,這些工具可以為藥物研發完成篩選、高通量合成、分裝、儲存、管理步驟,幫助簡化藥物研發過程,減少人手操作易出錯的步驟,從而提升研發的產出。
經過多年研發,目前 Chemspeed 已經構建出一系列 70 多種工具,涉及四大類不同的反應器。以 Chemspeed 產品線下的 FLEX Platform 系列為例,在實驗過程中,其FLEX Powderdose (自動粉末分配) 工作站可將編輯實驗程序、裝載裝有試劑的存儲瓶、加入所需試劑、讀取記錄數據這一系列繁瑣的過程變為全自動化流程。
盧富榮指出,Chemspeed 最特別的地方在於其 GDU 系列,「這是一個顛覆性產品」, 因為市面上沒有一家可以做到是頂空式稱量加樣。GDU 系列的優勢在於可通過傳感器分別感應到前面裝有固體的容器裡面重量的變化,邊稱重邊加量,無需移動目標容器,最終可得到精準的差重,「這樣實驗人員就可準確知道物料的實時分配量,這個動作也加快了物料分配時間,同時其精度可達到亞微克級」。盧富榮具體說道。
當然,在目前自動化技術快速發展的當下,單一的自動化設備自然不能滿足市場的需求,而 Chemspeed 另一主打優勢在於可以自如的集成第三方設備,例如可將高效液相色譜、氣相色譜、雙不對稱離心混合器、流變儀、微波合成設備集成在一起,整個流程通過集成軟體自動施加命令,全自動化操作省時省力,結果高效精準。
「這 70 多種工具,實驗人員可以根據不同的工作特性來進行配置,例如我現在要加固體物料,就用 GDU固體加樣工具…… 如似類推。Chemspeed是一個靈活定製的平臺,可以為不同的實驗室或藥企定製不同的解決方案。當然,這些的前提在於,要先了解客戶整個研發過程需求,從而更精確的幫他們去配置不同的工具,達到他們想要的結果。」盧富榮指出。
自動化衍生數據,助力 AI 新藥研發
在新藥研發上往往有 「兩高一長」 之說:高投入、高風險、長周期。一款新藥從開始研發到獲批上市,通常需要經過 10 – 15 年的時間。據統計,利用傳統方式開發新藥的費用已接近 25 億美元,而且每 9 年會增加 1 倍,近九成的藥物在第一期臨床階段就會被淘汰,能夠在藥性、安全性等方面達標,最終走向市場的藥物可謂是千裡挑一。
因此,除了自動化技術輔助實驗室各環節,很多生物製藥公司的另一需求在於,希望通過人工智慧和大數據的技術,來提高整體的研發效率 —— 高效率的實驗操作生成大量可靠的實驗數據是研發中使用 AI 技術的基礎和前提。同時在過去的一兩年裡,力揚跟很多公司達成合作,去證明其 AI 計算過程跟他們以前的研發過程是不是吻合,結果發現 AI 真正可以縮短他們大概 300% 的時間,非常的令人喜出望外。
在黃凱揚看來,在藥物研發中運用自動化系統逐漸成為趨勢。藥物研發耗費大量時間,如果能依靠高通量自動化平臺做大量的數據生產,之後再將這些數據交由 AI 做出篩選、判斷,「以此類推往復循環,來減少整個誤差,或是在整個研發過程中避免走更多歪路」。
實際上,從目前 AI + 新藥研發的發展來看,儘管整體市場前景不可限量,但目前該市場其實尚處於初步階段,AI + 藥物研發真正意義的產出極少,大部分企業需要面對產出成果不足或者不優而導致財務狀況堪憂的現狀。
深耕技術行業,盧富榮對此也深入了解,在他看來,AI 製藥確實處於起步階段,當下的 AI 技術仍然需要依賴大量數據和條件來幫助判斷實驗並作出篩選,自我判斷的能力仍需進一步升級優化,而大量數據必須依託大量的實驗,大量的實驗則會涉及一系列自動化途徑,「這裡面是環環相扣的,藥企要從大量的自動化實驗來增加數據產出,再與數據產出結合 AI 做出分析和判斷」。
基於此,黃凱揚指出,力揚企業在接下來的發展中會推動高端的自動化研發及分析設備,其中包括與研發相關的 Chemspeed 自動化樣品製備平臺,以及其他歐洲品牌像 CAMAG、SOTAX、Sepiatec、Technobis 等,這些都跟自動化有關,而大部分應用都與醫藥有關聯。
其次,要繼續發展與合同研發相關服務,力揚有自己的實驗室團隊,專門去幫用戶做一些開發的研究,從中把積累的經驗及數據,幫助客戶更快的完成更精準的任務。過去,力揚也幫了很多國內的藥企做了溶出實驗,解決了藥品溶出和新劑型研發的難題,以幫助企業最終成功上市藥品。
此外,黃凱揚表示,力揚將繼續結合前沿資訊科技與現行及未來的硬體,打造智能型實驗室的設計,並使用智能穿戴設備締造新一代實驗室生活。目前,力揚已經推出 LABVO 智能型實驗室,除了把Chemspeed 自動化模塊工具或其他自動化技術搭配在其中,實驗人員通過機械臂和可穿戴設備的協作進行標準化和規範化的操作流程。
大多數的科研人員都期待有一個更有人性化的 AI-自動化實驗室的設計。雖然亞洲的市場相比歐美是最小,但它的發展速度是最快的,中國這幾年無論在機器人、大數據等各方面的努力,往後增長速度應該會更加快。關於AI在藥物研發的發展可能還需要一點時間才知道,但深信這個更是不可限量了。
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