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1、 研究报告 （2022 年第 7 期 总第 116 期）2022 年 8 月 15 日 人工智能在新药研发中的应用人工智能在新药研发中的应用1 1 资本市场与公司金融研究中心 朱雅姝 安砾 【摘要】【摘要】行业图谱研究是本中心科技成果转化研究的一项子课题，目标定位于清晰理解前沿科技成果的技术核心、科创企业的技术竞争力及科研工作者的研究进度，从而助力科技成果转化效率的提升。行业图谱研究将以系列形式展开，选取国家战略重点科技领域的商业应用场景逐一进行，时效性较强。本报告属于行业图谱的第一个系列生物医药领域。药物发现和研发是制药企业和化学科学家的重要研究领域。人工智能和机器学习技术使制药领域实现了现

2、代化。机器学习和深度学习算法已被应用于多肽合成、虚拟筛选、毒性预测、药物监测和释放、药效团建模、1 感谢资本市场与公司金融研究中心的实习生许喜远同学对本报告的助研工作。许喜远同学是清华大学医学院 2019级硕士。定量构效关系、药物重定位、多重药理和生理活性等药物发现过程。此外，新的数据挖掘和管理技术为最近开发的建模算法提供了支持。其中蛋白质折叠和蛋白质相互作用的人工智能预测技术是现阶段药物研发中的通用选择，并成为技术实力的关键竞争环节，也是国际企业间专利争夺之处。来自美英的两家企业 Recursion 和 Benevolent AI并称为全球两大新药物研发引领者，核心技术主要来自专利授权。其中

3、 Benevolent AI 通过知识网络图谱分析与识别，预测了巴瑞替尼（Baricitinib）2或可用于治疗新冠肺炎。我国药物研发企业的创立和研发紧跟国际步伐，以自主研发的技术平台占主导，其中生物医药公司英矽智能（Insilico Medicine）已发现一款靶向主蛋白酶（3CL）的全新临床前候选药物，用于治疗新型冠状病毒引起的肺炎。学术领域国内主要研究者的科研进展也集中在蛋白质折叠和蛋白质相互作用的预测开发上，研究成果普遍进入了自创企业或企业合作的转化模式。2 巴瑞替尼（Baricitinib）是一种是 Janus(JAK1/JAK2)激酶抑制药，由美国制药公司 Incyte 和 Eli

4、 Lilly 共同开发，主要用于治疗成人中重类风湿关节炎。巴瑞替尼最早于 2017 年在欧洲获批上市，商品名 Olumiant，中文译名：艾乐明。目目 录录 一、引言.1（一）人工智能的演进：从机器学习到深度学习.1（二）药物研发中的革命性过程：大数据和人工智能的作用.3（三）本章小结.4 二、人工智能在药物发现与研发中的应用技术和方法流程.5（一）肽合成与小分子设计.5（二）分子通路的鉴定与多重药理学.6（三）蛋白质折叠和蛋白质相互作用的预测.8（四）基于结构和基于配体的虚拟筛选.9（五）药物重定位.10（六）定量构效关系建模与药物再利用.15（七）化合物的作用方式和毒性预测.16（八）理化

5、性质和生物活性的预测.17（九）药物剂量和给药效果的识别.18（十）生物活性物质预测与药物释放监测.19（十一）病毒疫苗的制备及抗体检测.20（十二）本章小结.22 三、人工智能在制药行业的应用现状.22（一）人工智能在药物发现领域的市场情况.22（二）人工智能新药研发所需要的条件及关键性技术竞争点.23（三）国际顶级医疗公司在人工智能新药研发的最新研究成果.25（四）本章小结.32 四、专业术语解析.33 参考文献.34 图表目录图表目录 图 1-1 人工智能的分类.2 图 1-2 大数据在药物设计和发现中的应用.4 图 2-1 人工智能在药物发现与研发中的应用.错误错误!未定义书签。未定义

6、书签。图 2-2 人工智能在肽合成与小分子设计的应用.错误错误!未定义书签。未定义书签。图 2-3 人工智能在分子通路的鉴定与多重药理学的应用.错误错误!未定义书签。未定义书签。图 2-4 人工智能在蛋白质折叠和蛋白质相互作用的预测.8 图 2-5 人工智能在药物虚拟筛选的应用.9 图 2-6 基于 AI和 ML 的药物重定位方法.10 图 2-7 基于 AI和 ML 方法的药物研发过程.14 图 2-8 人工智能在定量构效关系建模与药物再利用的应用.16 图 2-9 人工智能在化合物的作用方式和毒性预测的应用.17 图 2-10 人工智能在理化性质和生物活性的预测的应用.18 图 2-11