2022年9月9日,生物計算引擎驅動的突破創新藥物研發平臺百圖生科正式啟動其北京中心實驗室,并首次對外披露其基于生物計算引擎de novo設計的全新蛋白質藥物——“ImmuBot”(免疫機器人),意圖實現對免疫系統的精準重編程,治療上百種免疫相關疾病。
百圖生科北京中心實驗室坐落于海淀區核心區,建筑面積超過5000平方米。該實驗室將作為百圖生科自主研發的“高通量免疫實驗系統”的核心基地,通過融合基因編輯、類器官、機器視覺、單細胞組學、自動化等一系列先進技術,實現對人體免疫系統的高度仿真,從而為免疫靶點發現、免疫機器人藥物驗證提供關鍵的干濕閉環能力,與百圖生科蘇州研發中心的數千平實驗室所建設的高通量蛋白質系統一道,為百圖生科的ImmuBot免疫機器人研發提供關鍵助力。
據悉,百圖生科將基于北京中心實驗室實現每年上億組的實驗數據產生,加速解碼免疫的過程。
實驗室每年能產生上億條真實世界的數據,可以高度還原對人體免疫細胞的編輯、擾動,高效地進行大量實驗驗證,并使用疊加了領域知識的AI大規模預訓練模型對免疫細胞、免疫系統進行高速分析,所有的實驗效果都可以反饋到生物引擎用于持續的迭代。
圖:百圖生科首席執行官劉維
正如百圖生科CEO劉維在會上所言:“用計算解碼免疫,為全球超十億受免疫疾病影響的患者帶來新可能,百圖生科正在全力以赴。”
現場與會的著名學者,亦對免疫調控問題的重要性和ImmuBot的創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發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、面向經濟主戰場、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瞄準前沿,緊扣國家的需求,基于產學研結合的機制,利用好北京的學術資源、企業資源,在人類消除疾病、促進健康的事業上做出應有的貢獻。
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場進行了題為《免疫疾病解碼》的學術報告,介紹了免疫學的發展,免疫細胞的逐漸解碼和免疫疾病的精細化分型,免疫學研究已經從細胞層面到現在的分子層面,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。
北京中心實驗室落成運營,“解碼免疫”再提速
百圖生科(BioMap)是中國首家生物計算引擎驅動的創新藥物研發平臺,由百度創始人李彥宏于2020年創立。
自成立以來,公司便致力于結合前沿AI和生物技術,構建高通量干濕閉環的生物計算引擎,建模蛋白質/免疫細胞/免疫系統的復雜規律,從而開發全新的蛋白質藥物,重編程免疫系統、治療數十種免疫相關疾病。
2021年,百圖生科與海淀區政府達成戰略合作,在海國投貝倫產業園區建設5000平米的百圖生科北京中心實驗室。
這也是百圖生科自蘇州工業園區研發中心6000平米實驗室之后,建設的又一個大型研發中心。該實驗室內部設有大規模高通量自動化驗證實驗室、CLIA標準組學實驗室、微流控芯片實驗室、類器官實驗室、免疫細胞和基因編輯技術實驗室等一系列研究實驗室,通過自主研發的高通量CRISPR系統、類器官系統、微流控系統、計算光學系統,為百圖生科解碼免疫系統、打造高通量干濕閉環的生物引擎提供關鍵能力。
“ImmuBot”:為全球超十億患者創造新的生命可能
免疫系統,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。
由于人體免疫系統高度復雜,種類多達數十類且在不同組織器官環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以萬計的蛋白質,共同形成了復雜的萬億關系級別的功能調控網絡,并在不同人群中有各不相同的亞型。當前的免疫調控藥物只針對這個復雜系統內的通用人群、單一或少數靶點進行調控,缺乏對病人亞群和疾病異質性的精細設計,不能實現精準的靶向和完整的調控,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。
面對免疫調控的行業難題,百圖生科基于生物計算引擎de novo設計的“ImmuBot”,具備四大功能特點:
特點一是彈頭高性能。基于人工智能的強大能力,ImmuBot為每一個靶點配備了恰當親和力、精準定表位、精準功能激發的高性能彈頭,并可實現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。基于生物計算引擎的靶點組合挖掘和多彈頭橋接藥物設計,ImmuBot可實現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勢。
特點三是編程式控制。通過創新蛋白質設計,ImmuBot可以實現對人體微環境、細胞因子等的傳感器感知,實現AND、OR、IF等條件觸發功能,從而實現在特定疾病微環境內激活、針對患者情況選擇性激活、序貫彈頭激活等高級功能,實現對免疫系統的精準重編程。
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,而且帶來整體藥物研發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。
正如劉維所介紹:“百圖生科所開發的免疫機器人藥物,是高度復雜的創新蛋白質,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。
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的各功能指標、可開發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。