免疫系統(tǒng),是人類抵御疾病的自然防線,其功能障礙是造成各類腫瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病的核心原因,也對纖維化疾病和衰老的發(fā)展起到重要作用,影響著全球超過10億的患者。
由于人體免疫系統(tǒng)高度復雜,種類多達數(shù)十類且在不同組織器官環(huán)境有不同特征的免疫細胞族群,與每個細胞上決定其功能的數(shù)以萬計的蛋白質(zhì),共同形成了復雜的萬億關系級別的功能調(diào)控網(wǎng)絡,并在不同人群中有各不相同的亞型。當前的免疫調(diào)控藥物只針對這個復雜系統(tǒng)內(nèi)的通用人群、單一或少數(shù)靶點進行調(diào)控,缺乏對病人亞群和疾病異質(zhì)性的精細設計,不能實現(xiàn)精準的靶向和完整的調(diào)控,造成了藥物的安全性、有效性特別是長期有效性的巨大挑戰(zhàn)。
面對免疫調(diào)控的行業(yè)難題,2022年9月9日,生物計算驅(qū)動的突破創(chuàng)新藥物研發(fā)平臺公司BioMap百圖生科首次對外披露了基于生物計算引擎de novo設計的全新蛋白質(zhì)藥物——“ImmuBot”(免疫機器人),意圖實現(xiàn)對免疫系統(tǒng)的精準重編程,治療上百種免疫相關疾病。當天活動現(xiàn)場,百圖生科北京中心實驗室亦宣布正式運營。
圖:百圖生科首席執(zhí)行官劉維
據(jù)百圖生科首席執(zhí)行官劉維介紹,ImmuBot平臺上的每個“機器人”藥物均由多個免疫功能彈頭、組織導航彈頭、微環(huán)境傳感器、可編程控制器等構件組裝而成,具備彈頭高性能、組合多靶向、編程式控制、構件式組裝4大創(chuàng)新特點,可以實現(xiàn)傳統(tǒng)抗體藥物無法實現(xiàn)的復雜作用機制,有望為大量未被滿足的臨床需求提供新的解決方案。
在發(fā)布會現(xiàn)場,與會的著名學者亦對免疫調(diào)控問題的重要性和ImmuBot的創(chuàng)新性給出了高度評價。
圖:百圖生科科學顧問委員會主席詹啟敏院士
著名分子腫瘤學家、中國工程院院士,百圖生科科學顧問委員會主席詹啟敏院士表示,從大背景來看,當前是中國健康事業(yè)發(fā)展的最佳歷史機遇期,百圖生科正在做的事情和國家提出的“四個面向”(“堅持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康”)緊密相連,期待北京中心實驗室成立之后百圖生科繼續(xù)瞄準前沿,緊扣國家的需求,基于產(chǎn)學研結合的機制,利用好北京的學術資源、企業(yè)資源,在人類消除疾病、促進健康的事業(yè)上做出應有的貢獻。
圖:百圖生科免疫專家委員會主席董晨院士
國際著名免疫學專家、中國科學院院士、百圖生科免疫專家委員會主席董晨院士在現(xiàn)場進行題為《免疫疾病解碼》的學術報告,介紹了免疫學的發(fā)展,免疫細胞的逐漸解碼和免疫疾病的精細化分型,免疫學研究已經(jīng)從細胞層面到現(xiàn)在的分子層面,或許即將迎來免疫3.0時代,即計算免疫學的到來,非常令人期待。
ImmuBot:一種基于生物計算引擎才能實現(xiàn)的全新藥物平臺
百圖生科是中國首家生物計算引擎驅(qū)動的創(chuàng)新藥物研發(fā)平臺,由百度創(chuàng)始人李彥宏于2020年創(chuàng)立。
自成立以來,百圖生科一直致力于結合前沿AI和生物技術,構建高通量干濕閉環(huán)的生物計算引擎,建模蛋白質(zhì)、免疫細胞、免疫系統(tǒng)的復雜規(guī)律。得益于生物計算引擎,ImmuBot具備四大功能特點:
特點一是彈頭高性能?；谌斯ぶ悄艿膹姶竽芰?ImmuBot為每一個靶點配備了恰當親和力、精準定表位、精準功能激發(fā)的高性能彈頭,并可實現(xiàn)相對其他同族蛋白的高特異性設計,從而極大提高有效性和安全性。
特點二是組合多靶向?；谏镉嬎阋娴陌悬c組合挖掘和多彈頭橋接藥物設計,ImmuBot可實現(xiàn)對多個組織特異性靶點、免疫功能靶點的組合靶向,使其具備強大的精準靶向、免疫細胞招募、作用于多個免疫機制、防止耐藥逃逸等功能優(yōu)勢。
特點三是編程式控制。通過創(chuàng)新蛋白質(zhì)設計,ImmuBot可以實現(xiàn)對人體微環(huán)境、細胞因子等的傳感器感知,實現(xiàn)AND、OR、IF等條件觸發(fā)功能,從而實現(xiàn)在特定疾病微環(huán)境內(nèi)激活、針對患者情況選擇性激活、序貫彈頭激活等高級功能,實現(xiàn)對免疫系統(tǒng)的精準重編程。
特點四是構件式組裝。每個ImmuBot均由多個免疫功能彈頭、組織導航彈頭、微環(huán)境傳感器、可編程控制器在適合的底座上由生物計算引擎組裝而成,各類構件均可預制、多次復用、快速組裝,不僅確保了單體藥物的最佳性能,而且?guī)碚w藥物研發(fā)10-100倍的效率提升,為針對細分人群、疾病亞型、罕見病的精細化藥物設計帶來新的可能。
突破性藥物研發(fā)的百圖之道
ImmuBot作為一種突破性藥物平臺,開發(fā)之路充滿坎坷,百圖生科何以有信心實現(xiàn)其成功落地?
據(jù)劉維介紹,資產(chǎn)組合、引擎技術、生態(tài)平臺是其核心支撐。
基于免疫機器人技術平臺高效研發(fā)的特色優(yōu)勢,百圖生科正在構建一個大型的創(chuàng)新藥物資產(chǎn)組合,包括10余類自主靶點挖掘項目、30余個構件研發(fā)項目、10余個自主和合作藥物研發(fā)項目。這個大規(guī)模資產(chǎn)組合覆蓋了大批腫瘤和自免疾病,特別是中國高發(fā)的胃癌、肝癌等臨床需求強烈的病種,也覆蓋了近十種主要的免疫細胞、為每類免疫細胞準備了創(chuàng)新的彈頭。
隨著大批構件項目的研發(fā)推進,未來公司會自主或與合作伙伴聯(lián)合,高效地推出更多的藥物管線。目前,公司已在10余個項目上取得HIT、LEAD等進展,預計明年將實現(xiàn)首批ImmuBot項目進入全球臨床。
大規(guī)模資產(chǎn)組合背后,是AI大模型驅(qū)動的高通量干濕閉環(huán)生物計算引擎。
這一引擎通過一系列底層技術創(chuàng)新的“大科學裝置”,包括:萬億關系的多組學免疫圖譜、千億參數(shù)的蛋白質(zhì)/免疫計算大模型、億級數(shù)據(jù)生產(chǎn)量的高通量免疫模擬實驗系統(tǒng)等關鍵技術,形成了高效的干濕閉環(huán),才能將解碼復雜免疫系統(tǒng)、de novo設計全新的蛋白質(zhì)藥物變?yōu)榭赡堋?/p>
為了加速ImmuBot的開發(fā),百圖生科還構建了“卓越計劃”開放平臺,與前沿生物技術專家、藥物開發(fā)專家和臨床專家等卓越開發(fā)者伙伴攜手合作,發(fā)揮各自優(yōu)勢,聯(lián)合開發(fā)更多疾病領域、更多調(diào)控機理的免疫機器人藥物。目前,已有30余個靶點挖掘、藥物設計領域的卓越開發(fā)者項目進行中。
正如劉維所介紹:“百圖生科所開發(fā)的免疫機器人藥物,是高度復雜的創(chuàng)新蛋白質(zhì),大多在自然界中并不存在。由于不能依賴生物篩選的基礎,其潛在設計空間趨于無限大,為設計帶來了極大的挑戰(zhàn)。
但生物計算的高效de novo設計能力,可以在超大算力的加持下,迅速對大量候選蛋白質(zhì)的各功能指標、可開發(fā)性指標等維度進行評估,再通過高通量實驗體系高速驗證迭代收斂,使de novo設計成為可能。”
用生物計算,做First-in-class藥物,是AI藥物設計的最高理想。探索之路剛剛起步,未知世界仍然寬廣,但ImmuBot正在為人類健康帶來新的希望。
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