隨著醫療保健行業與數據采集技術的發展,AI技術與生物醫療產業的結合呈現出巨大潛力,不僅在制藥領域中的取得了許多突破,在生物抗衰老的相關問題上也開始推進更深層的研究。

用AI人工智能“返老還童”,Insilico抗衰老研究進入產學合作階段!-醫療產業觀察

自古以來,中國流傳著長生不老,求仙問藥的故事。一家總部位于美國巴爾的摩的醫療與生物信息公司Insilico Medicine正在讓這些神話故事的場景走進現實。

2014年,Insilico Medicine由創始人Alexander Zhavoronkov成立。該公司專注于運用AI技術發現新藥,延長壽命,致力于個人健康管理和老齡化問題的相關研究。

至今為止,Insilico Medicine公司已經從Deep Knowledge Ventures,JHU A-Level Capital和Juvenescence等投資者中共籌集826萬美元的資金。

高效團隊為核心力量

目前,Insilico Medicine在俄羅斯,英國,瑞士,波蘭和美國設有研究團隊,在加拿大,以色列,瑞士和中國開展研發合作。

通過AI技術的應用,Insilico Medicine至今已建立250多個產學合作案,成功搭建在藥物研發和生物標記研發領域的應用,并成為制藥行業的創新驅動者。

Insilico Medicine的經驗團隊中包括主席Alexander Aliper,首席運營官Qingsong Zhu以及創始人Zhavoronkov本人等。在加入該公司以前,Qingsong Zhu曾在約翰霍普金斯大學醫學院接受過博士后的培訓。

Zhavoronkov在創業初期主要專注于老年化研究。通過收集大量不同年齡的健康和患病人群的多類組學數據,利用機器對這些數據進行綜合分析,從中找出與衰老和疾病有關的生物標記物。目前,Zhavoronkov和他的團隊通過與多個相關領域的公司進行合作,實踐和創新,力爭于發現抗衰考藥物,延緩患者壽命。

用AI人工智能“返老還童”,Insilico抗衰老研究進入產學合作階段!-醫療產業觀察

Zhavoronkov表示,醫藥研發是一項不容小覷的任務。每個藥物的研發費可達到26億美元,而在全球研發這些藥物的費用是1500億美元。這就解釋了為什么在2014年,總共只有46種新藥被推出。新藥研發的失敗率為92%。并且現實中有約6萬種疾病。

由此可見,醫藥研發與人類衰老的抗爭并不容易。Insilico Medicine公司以推廣AI技術為目的提升每個人的生命周期質量(QALY)。目前,每提升一個單位QALY,將花費6萬美元。而這將由新藥物的研發所引導。

此外,創始人Zhavoronkov的專業背景也支撐著他在AI技術和生物研究產業的探究與創新。今年才39歲的他,已經擁有生物物理學博士,生物技術碩士學位和計算機科學學士,并在生物對象學和再生醫學領域擁有經歷豐富的職業生涯。

作為世界衰老研究領域的知名學者,Zhavoronkov在2015年12月出版了《跨越衰老:生物醫學的進步將如何改變全球經濟》。書中所探討的視角涉及人體衰老的機理、政府感興趣的養老金制度改革、社會經濟學家感興趣的老齡化人口增多等諸多問題。在他看來,美國、日本等國家老齡化引發的社會、經濟問題,對中國有著深刻的借鑒意義。

到2020年,中國60歲以上人口預計將達2.5億,中國將成為全球老齡化最為嚴重的國家之一,并由此帶來諸多負擔和問題。而生物醫學中的抗衰老研究,將可能改變這一情況,它能夠推遲退休的標準年齡、甚至重新定義廣義上的“老齡人口”。

數據探測你的健康狀態

Zhavoronkov始終堅信AI技術是改善制藥行業,提高產業效率和降低衰老風險的重要途徑。該公司利用自身對深度神經網絡機器學習的專長,幫助它們進行藥物研發,治療衰老疾病。

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PHARMA.AI、Young.AINUTRIOMI是Insilico Medicine的三個重要產品:

PHARMA.AI:經過調查發現,能夠同時具備多組學,藥物,臨床經驗以及深層神經網絡知識的相關人員并不多。PHARMA.AI作為Insilico Medicine公司研發的項目之一,致力于緩解幾年來生物醫藥行業中專業人士匱乏的情況。

通過獲取數百萬個統一的多組學數據和人類數據樣本,PHARMA.AI能幫助世界各地的制藥,生物技術公司和學術團隊創建、培訓、出售或授權多種有關深層神經網絡的解決方案。另外,PHARMA.AI研發的工具也有助于深入了解生物標志物,及發現新藥,未來將為癌癥和衰老相關的疾病制定出個性化的解決方案。

Young.AI Beta 1.0:Insilico Medicine于2017年9月推出Young.AI的beta 1.0版本。Young.AI作為一個可預測用戶年齡的智能平臺,其任務是通過控制用戶的健康和老齡化率,跟蹤時間變化等方式去優化用戶的生活。這套算法的特點是能夠深度跟蹤數萬甚至數百萬個樣本的神經網絡。

該項目研究了21種常用的血液參數,如膽固醇、炎癥標志物(CRP)、血紅蛋白計數和白蛋白濃度以及其他17種化學指標。通過AI分析結合血液化學、年齡、種族和其他數據進行對比,Young.AI為人類制作出了 “第一個真正可靠的老化時鐘”的算法。目前只需通過分析一滴血液就可以確定個人的壽命預期。

任何人都可以通過訪問Young.AI網站去了解他們的健康與未來,因為整個系統的分析是免費的。在使用該平臺的過程中,參與者必須對他的血液進行18個參數的本地測試,然后將其結果上傳到Young.AI站點,同時上傳一張照片用于視覺因素上的年齡評估。幾秒種后,網站即可返回報告。

如果得出用戶的生物年齡是大于他的實際年齡,Young.AI提出的報告將有效地幫助用戶采取必要措施,從而改善體內最弱的指標。

NUTRIOMI: 作為Insilico Medicine的另一個重要產品,NUTRIOMI致力于推廣飲食健康,減緩并預防常見的衰老現象。它的獨特之處是通過研究個人血液生化的數據去跟蹤用戶的衰老動態。NUTRIOMI鼓勵人們以改善老齡化為目去采納正確的生活方式,保持飲食平衡,改善營養狀況。

GAN讓Insilico脫穎而出

Insilico Medicine在制藥的行業中究竟占有什么優勢呢?據了解,Insilico Medicine是首家應用“生成對抗網絡(GAN)”的公司,致力于對具有特定參數的分子結構進行深度解析,預測治療效果最好的藥物分子。

用AI人工智能“返老還童”,Insilico抗衰老研究進入產學合作階段!-醫療產業觀察

被《麻省理工科技評論》評選為 2018 年十大技術之一的 GAN,其獨到之處在于能同時訓練兩個網絡,一個是生成網絡,又稱生成器,另一個是鑒別網絡,又稱鑒別器。

我們對此概念提出了一個方便理解的比喻。 GAN的思想是是一種二人零和博弈思想(two-player game),博弈雙方的利益之和是一個常數,比如兩個人掰手腕,假設總的空間是一定的,你的力氣大一點,那你就得到的空間多一點,相應的我的空間就少一點,相反我力氣大我就得到的多一點,但有一點是確定的就是,我兩的總空間是一定的,這就是二人博弈,但是總利益是一定的。GAN中的兩個博弈者,一個人是生成模型,另一個是鑒別模型。

生成模型從潛在空間中隨機采樣作為輸入,其輸出結果需要盡量模仿訓練集中的真實樣本。判別模型中的輸入則為真實樣本或生成網絡的輸出,其目的是將生成網絡的輸出從真實樣本中盡可能分辨出來。而生成網絡則要盡可能地欺騙判別網絡。兩個網絡相互對抗、不斷調整參數,最終目的是使判別網絡無法判斷生成網絡的輸出結果是否真實。

運用GAN的最終目的是通過讓這兩個網絡相互對抗、競爭,卻又在互相學習的過程中,訓練出高質量的人工智能。

GAN的最大的優勢來自于判別器的引入,讓我們不用費盡心思為一些難以直接用數學公式衡量好壞的任務設計目標函數。有了GAN,我們便可以讓判別器來學習判斷圖像的風格。

此外,Insilico Medicine在學術領域中也樂于分享研究成果,致力于與讀者保持長期穩定的關系。該公司會定期在Oncotarget和Molecular Pharmaceutics發表開創性論文,對他們的研究進行總結歸納。

2016年,Insilico Medicine發表在Molecular Pharmaceutics上的論文展示了他們對深層神經網絡的研究與應用。文章內提出運用轉錄反應數據對分子治療的類別進行預測。該文章獲得了美國化學學會編輯優選獎。

2017年11月,Insilico Medicine發布了一篇關于對下一代AI的應用及區塊鏈技術和支持的新論文,致力于推廣用戶對個人數據的控制與管理。近期在老年學期刊上發表的論文也展示了該公司通過深度探究神經網絡對病人的生理年齡的影響做出的合理評估。

可以看到,Insilico Medicine在AI生物醫療和科技制藥方面為人類帶來的貢獻。其公司理念、優勢以及產品,都將為未來人類健康管理和控制老年化問題上打下強有力的基礎。

合作促進醫療領域發展

至今,Insilico Medicine在新一代人工智能技術的應用方面已經與11家研究所和制藥公司開展了合作。其中,Insilico Medicine與Juvenescence公司的合作為該公司的產品研發帶來了巨大幫助。

Juvenescence作為一家專門為針對老齡化研究的公司提供金融投資的機構,優先考慮和開發AI技術與制藥行業的結合,為客戶與患者帶來最先進的醫療服務。

Juvenescence公司為Insilico Medicine帶來了深度學習研究的分子驗證技術以及推出了人類衰老多模態生物標志物。

其董事長James Mellon是來自英國的一位億萬商人,承諾為人類壽命研究做出支持和貢獻。他所帶來的專業知識,生物技術和制藥管理使公司提高了產業效率,專注于商業化潛力。Mellon于1978年畢業于英國牛津大學碩士學位。

2015年,Insilico Medicine在Palo Alto個性化醫學世界大會上榮獲“最具潛力公司”稱號。

2016年, Insilico Medicine公司與新加坡的Asia Genomics公司聯合簽署了一項協議,共同致力于為亞裔人口研發先進的抗衰老生物標記和個性化的長壽技術,延長亞裔人口壽命。

2017年,Insilico Medicine被NVIDIA創始人黃仁勛列為最具社會影響力的全球5大人工智能公司。2018年也被知名創投研究機構CB Insights譽為2018全球AI人工智能百強公司。

同年3月,Insilico Medicine作為人工智能先驅在臺灣成立亞洲第一座人工智能研發中心,宣布子公司“臺灣英科智能”在臺成立。

臺灣英科智能未來將專注于“生成對抗網絡(GAN)”的開發和驗證服務,利用臺灣豐富的醫藥生技人才加強藥物化學的應用與學習,持續與亞洲生技,制藥和皮膚護理進行密切的合作。

帶給中國創業者的思考

醫療產業的創新是基于合作和交流的。就如Insilico Medicine公司一樣,無論是人工智能技術還是大數據相關的研發,與多個領域的公司進行研討、切磋會使想法付出于行動,避免紙上談兵。

當然,定期以文字或多媒體的形式分享公司的研究成果也是與讀者保持互動的最佳方式。不僅可以促進醫療領域上的知識積累和發展,還會增加公司的可見度,吸引潛在投資方。