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醫療技術如何協助加快探索藥物

繼續閱讀以深入了解在探索和開發藥物所使用的人工智慧,和人工智慧如何協助降低藥物開發的成本,並讓能救命的療法更快提供給病患。

藥物探索和開發的成本提升

醫療保健專業人員照護病患的方式正快速改變。隨著研究人員解決複雜的健康問題,以及製藥公司努力縮短開發救命藥物的時間,精準醫療變得越來越普遍。

目前對製藥公司而言,在市場推出新藥物的流程不但相當費時且昂貴。根據 Taconic Bioscience,單一種藥物在 2019 年需要花費 28 億 USD 和超過 12 年的時間來開發。而在這之後,會有 90% 的候選藥物無法取得 FDA 核准。

好消息是,人工智慧 (AI) 在加快藥物探索和開發流程上,有驚人的潛能。

AI 如何簡化藥物探索流程

製作多數藥物的第一步是合成出一種化合物,此化合物可以結合並緩和疾病中的目標分子 (通常是蛋白質)。為了找到正確的化合物,研究人員會檢閱上千種可能的對象。找到目標後,研究人員接著篩選大量類似的化合物,以找出與疾病蛋白質最佳的作用方式。

目前需要花費超過十年和數億經費才能做到這一點。但使用人工智慧和機器學習 (ML) 的醫療技術可以簡化此流程,減少製藥業推出新藥物所需的時間和金錢。舉例來說,這些技術可以:

搜尋分子庫

用來篩選候選分子的資料庫太過龐大,幾乎無法靠人類研究人員檢閱每一種分子。不過,AI 能從龐大的資料集快速識別潛在的目標分子,讓研究人員不必在實驗室多待數百小時。

預測化合物屬性

傳統的藥物探索流程包含費時的試錯法。醫療技術解決方案結合 AI 與 ML,可以透過預測潛在化合物的屬性,確保只有具所需成分的化合物會被選擇進行合成,以協助加速流程。這樣一來,研究人員就不必嘗試不太可能會有作用的化合物。

發明新的化合物

在篩選產生出一些有希望的結果後,AI 甚至可以腦力激盪出全新的化合物構想,以符合所需的參數並有更高的成功機率。

AI 如何輔助探索新藥物?

圖表概述在探索藥物時,研究人員和 AI 所採取的步驟。

AI 如何用於臨床試驗?

根據 Deloitte,候選藥物中只有 10% 會進入臨床試驗階段並獲得監管機構的核准。臨床試驗是藥物創立過程中,時間最長、費用最昂貴的階段,當中涉及多個人體測試階段,且每個階段包括數百或數千位參與者。

傳統隨機對照試驗 (RCT) 的線性流程幾十年來未曾改變,且缺乏讓精準醫療模式蓬勃發展所需的彈性、速度和分析能力。公司難以找到合適的參與者,更不用說要有效招募、保留和管理參與者。流程缺乏效率會明顯導致藥物探索和開發的成本提升,以及低核准率。

製藥公司可以在整個藥物開發的臨床試驗階段 (從設計一路到資料分析) 使用預測性 AI 模型,以協助:

  • 挖掘可公開使用的內容,識別合適的病患。
  • 即時評估試驗網站效能。
  • 跨平台自動化資料共用。
  • 為最終報告提供資料。

結合演算法與有效的技術基礎結構,確保能有效清除、彙總、儲存和管理源源不絕的臨床資料。因此,研究人員就能更加了解藥物的安全和功效,無須手動核對與分析試驗所產生的大量資料集。

阻攔藥物探索和開發採用 AI 的屏障

雖然在藥物探索的流程中已更加廣泛使用 AI,但採用上還是有所阻礙。

資料品質

許多產業經常提到的挑戰是,不佳的資料會快速抹煞人工智慧和機器學習帶來的協助。對藥物研究人員來說,低品質的資料會讓醫療技術不可靠,而且最終不會比傳統方式更準確、有用或省時。

顧慮事項

多數產業都誤以為,技術最終會完全取代人類工作者。製藥也不例外。雖然 AI 確實能更快速分析大型資料集,但卻無法取代優秀的人類研究人員和臨床醫生。

技能短缺

在藥物探索過程中實作醫療技術需要特定技能。 為了保持資料簡潔和 AI 的效率,公司所需的工作者不僅要具備技術技能,同時還要了解流程中的科學知識,像是藥物設計、生物學和化學。 這項要求艱鉅,公司難以達成。

AI 在製藥業藥物開發的未來

AI 能協助研究人員創新、讓臨床醫生達到精準醫學的需求,以及讓公司將改變生命的藥物上市。每年製藥公司和技術公司都有越來越多合作關係,以及對醫療技術和 AI 新創公司的大量投資。

我們甚至看到大型製藥公司之間會分享資料。Machine Learning Ledger Orchestration for Drug Discovery (簡稱 MELLODDY) 聯盟會促進其數十個成員彼此分享資料。MELLODDY 使用區塊鏈型系統,讓公司之間可以分享專屬資料,並同時保有機密性。研究人員可以利用現有資料,快速展開藥物探索流程,並縮短開發時間。 

加速研究和開發的腳步

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正在研究有細菌的培養皿。

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