高通量干湿一体化生物计算引擎

医疗健康

高通量干湿一体化生物计算引擎

End-to-end Drug Discovery Engine

百图生科（北京）智能技术有限公司

Bio Map

一、成果介绍

当前生物医药行业普遍面临一个非常严峻的问题，即“双十定律”，具体来说就是一款新药从研发到上市，平均需要10年时间和10亿美元的投入，且成功率不足10%。

面对当前严峻的创新药物研发形势，百图生科利用生物技术+人工智能赋能生命科学行业的发展，依托百度多年的AI技术积累，构建强大的技术平台，以生物计算引擎为核心，利用前沿生物技术+AI解决生命科学行业的高价值问题，构建了高通量干湿一体的实验化技术引擎，和高质量数据生态体系的复合型战略。

百图生科通过建立干湿一体化闭环，可以缩短整个药物研发耗时，降低需要投入的花费和成本，同时还能大大提升新药发现的成功率，有效解决“双十定律”的问题，有效解决产业发展的痛点。

二、技术创新介绍

（一）精心打造干实验室团队

百图生科运用深度学习、机器学习技术，深入挖掘公开数据库和未来的自建数据库，自己采集队列样本、收集RWD，并进行生物信息的数据分析，提高药物管线设计、分子结构设计能力； 通过知识图谱技术，围绕文献、论文构建与免疫肿瘤或自身免疫类疾病相关的知识图谱，链接已知节点和未知节点之间的关系；利用图像识别技术，赋能湿实验室环境中产生的大量图像视频，辅助高通量实验验证。百图生科将着力打造大工程化的优势，计划建设世界领先的大型生物计算超级计算集群、规模最大的蛋白质互相作用的大型AI模型，在蛋白质互相作用和抗体设计等预测等问题上获得世界领先水平。

（二）完全自主成立湿实验室团队

百图生科建立湿实验室进行临床样本的处理、相应组学数据的生产、前沿单细胞组学的研发以及高通量实验技术原型模组的研发。实验室内包含全套的分子生物学、细胞生物学及免疫学细胞实验洗相关设备，在引入世界一流的聚合酶链反应核酸扩增仪、细胞分选仪、细胞分析仪、相差显微镜、共聚焦荧光显微镜、10X单细胞分选仪、DNA片段分析仪、DNA片段打断仪等设备的同时，也会自主研发世界领先水平的多套实验设备，包括但不局限于类器官均一化3D自动培养箱、激光片层扫描高通量荧光显微镜、高通量蛋白纯化/检测微流控平台等。未来将集成单细胞多组学分析、细胞动态实施监控以及细胞微环境多维度调控等多尺度的复合能力，成为国内领先的细胞分析自动化多组学平台。并与干实验室形成完整闭环，干湿实验室有效结合，自产数据、自己分析、寻找靶点，并最终开发药物管线。

图 1百图生科实验室

图 2 百图生科实验室

三、社会价值

（一）基于多组学及图学习的靶点发现。

百图已与多家跨国药企、中国创新药上市公司展开基于靶点发现AI引擎的合作，旨在通过分析临床数据、多组学数据和药物临床前数据，帮助泛癌种靶点药物选择安全性最好、效果最显著的适应症开展临床实验，并推荐最优的联合用药或多靶向药物方案。

在胃癌、肝癌、强直性脊柱炎、类风湿关节炎、肝纤维化方向，百图生科已基于公开数据搭建起完备的疾病聚焦的多组学数据库，并同多家大型三甲医院深入洽谈，旨在联合发起大规模临床科研队列；在这一过程中，AI将有助于多中心队列的批次效应消除、极大提高多组学数据质量和分析效率，最终有助于相关疾病机理的解析，推荐新的药物靶点分子。

（二）复杂抗体药物设计

百图生科通过大规模的蛋白预训练，提高AI对大分子药物设计问题的预测能力，并基于高通量湿实验平台，围绕具体的管线研发问题产生大量的实验数据，干湿闭环，帮助模型的迭代优化，最终提高抗体工程效率。

在胃癌领域百图已经启动内部研发项目，利用AI免疫图谱找出特异性最强的肿瘤相关抗原，结合肿瘤免疫靶点或T细胞链接位点，开发高选择性双抗，且结合肿瘤微环境中的不同靶点分布和作用机理，利用AI复杂抗体设计工具，优化双特异性抗体双臂的空间取向、亲和力参数，实现First-in-class & Best-in-class的药物研发。

图 3 百图生科高通量干湿一体化生物计算引擎架构图