近日,Science杂志报道了由斯坦福医学院实验室衍生的一家最新“Biotech公司”,该公司拥有3.7万名“员工”,但这些“员工”都不是人类。这是一家AI赋能的虚拟Biotech公司(Virtual Biotech),没有实验室。公司创办人是生物医学数据科学副教授James Zou及研究生Harrison Zhang。
具体来说,这家公司拥有几万个AI智能体(agents),这些智能体均经过训练,能够全面支持药物研发的整个流程,涵盖靶点发现、安全性评估、modality选择和临床开发。
“我们的想法是能否创办一家完全由智能体组成的生物技术公司,来完成从寻找靶点到设计临床试验的所有环节?”James Zou说道。
一家AI公司的一个优势在于可以跳过初创阶段。这家虚拟Biotech公司(Virtual Biotech)大致复制了传统生物技术企业组织架构的模式:一位首席科学官智能体领导研发团队(不同智能体),这些研发团队被划分为若干专业部门,协同工作以应对药物设计的核心环节,例如鉴定分子靶点和设计临床试验。
这家虚拟Biotech公司(Virtual Biotech)成功发现了一种生物信号,能够预测哪些候选药物分子更有可能取得成功,并设计出一种癌症疗法。发表在Science杂志上的题为“The Virtual Biotech: A multi-agent AI framework for therapeutic discovery and development”的论文详细描述了这些颠覆性发现。
药物研发面临的最大挑战之一,就是确定哪些分子最有可能在临床试验中取得成功。一项临床试验的端到端流程可能耗资数千万,有时甚至上亿美元,且需要数年时间。如果存在一些隐藏的生物特征,能帮助科学家判断某种药物通过临床试验的可能性,那将为行业带来巨大利好。
James Zou派虚拟Biotech公司(Virtual Biotech)的智能体,寻找那些可能使成功率更高的药物脱颖而出的特征。他没有将一组智能体投入海量的科学文献中,而是采取了更为细致的方法,以一个智能体专门分析某个特定的临床试验,并收集有关安全性和有效性的相关数据。大量智能体同时工作,分享不同临床试验。在不到一周的时间,这些智能体总共分析并归类了5万多个试验。这个任务若由人类完成,需要耗费数年时间。
除了分析试验结果外,这些智能体还负责调查试验期间收集到的分子数据。对于有单细胞基因活性数据的试验,智能体构建了两种评分系统:一种评估某个药物靶向某一特定细胞类型的特异性,另一种评估“bimodality”,用以判断一个靶基因的活性是更类似于“灯的开关” (on-off,基因要么高度活跃,要么几乎不活跃,两种状态之间没有太多中间地带,high bimodality),还是更类似于一个调光器(像一个可调节亮度的调光开关,不是非开即关)。
智能体发现,候选药物对特定细胞类型靶向特异性更高以及bimodality更高的试验结果更好。相比具有广泛活性的候选药物,靶向细胞类型特异性“开关样基因”(switch-like genes)的药物从I期进入II期试验的概率高出40%,上市概率高出48%,且不良反应发生率低32%。这种相关性在多种疾病中存在,包括癌症、脑部疾病、心脏病、肾脏和肺部疾病等。
James Zou认为,一个像“开关”一样、且集中在一种特定细胞类型的靶点,可能更容易且更安全地被一个药物调控。
在发现这样的规律后,下一个要验证的问题就是:一个all-AI公司能设计出一款帮助人类的新药吗?为了验证这一点,James Zou团队将智能体的注意力转向肺癌研究人员长期关注的一种蛋白质——B7-H3。智能体分析了来自多种研究和生物医学数据存储库的相关数据,发现B7-H3在一种称为成纤维细胞的细胞类型中表达量极高。这类细胞存在于结缔组织中,常与肿瘤细胞相邻。
智能体更仔细地观察了细胞之间的通信以及空间转录组分析,发现表达B7-H3的成纤维细胞似乎正在向邻近的免疫细胞发出信号,抑制其活性,从而有效掩盖肿瘤,使其免受正常免疫系统的攻击。这些AI科学家进一步设计了一种靶向B7-H3的抗体偶联药物(ADC)。
智能体基于2025年1月之前可获得的信息提出了这一药物设计。几个月后(2025年8月),同一路线的靶向B7-H3的ADC疗法ifinatamab deruxtecan (I-DXd,目前由第一三共及默沙东联合开发) 获得了美国FDA授予的突破性疗法认定。对James Zou团队来说,这是令人振奋的独立第三方验证。不过该团队没有继续开发B7-H3项目,因为其他公司已经处于领先位置。
“我们的下一步是将虚拟Biotech公司(Virtual Biotech)的新成果引入真实实验室,测试其中有多少能在现实世界中发挥作用。”James Zou说道。
参考资料:
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg6779
[2]https://med.stanford.edu/news/all-news/2026/09/virtual-biotech-company.html
[3]https://www.businesswire.com/news/home/20250818816132/en/Ifinatamab-Deruxtecan-Granted-Breakthrough-Therapy-Designation-by-U.S.-FDA-for-Patients-with-Pretreated-Extensive-Stage-Small-Cell-Lung-Cancer
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