【行研】智驱未来，AI制药赛道花开可期

人工智能（Artificial Intelligence，AI）的发展，为新药研发带来新的技术手段。AI制药（AIDD，即AI Drug Discovery）是指将NLP、深度神经网络、生成模型等AI技术与传统制药环节相结合，通过数据交叉比对、加速筛选等方式，提升新药研发效率，拓展药物创新空间的技术应用。 国家发改委发布的首部生物经济五年规划——《“十四五”生物经济发展规划》，首次提出“生物经济”的概念，并对中国生物技术与信息技术的融合提出了新要求“推动生物信息产业发展，提升制药装备的自动化、数字化和智能化水平”，让行业对AI制药赛道有了更大的期待。

AI制药的应用场景

AI技术可应用于药物发现、临床前研究、临床试验、药品生产和销售推广五个阶段，贯穿整个新药研发生产销售环节，其主要功能概括为三方面：探寻疾病机制、寻找对应的解决途径（蛋白靶点、信号通路、新的生物标志物等）、获取可用于抑制的生物试剂（能够满足特定属性的分子）。AI技术目前主要应用于靶点发现、先导化合物研究和化合物筛选、化合物合成、新适应症发现、晶型预测、优化临床试验设计、患者招募、药品检查、学术推广九大场景。其中，靶点发现和先导化合物研究被认为是全球AI+新药研发最具变革意义的研究领域，是企业布局的热门方向。此外，更强的关联搜索能力也是AI在药物重定向上的巨大优势。代表性案例包括：

（1）2020年2月，Exscientia公司联合住友制药合作开发的针对强迫症的DSP-1181，在日本启动I期临床试验。该候选药物分子是全球首款完全由AI设计并进入临床试验的AI候选药物，整个项目从提出概念到进入临床，用时不到一年；

（2）2020年2月，Benevolent.AI公司在《柳叶刀》杂志发表论文称，通过其研发的AI平台检索海量科学文献，发现巴瑞替尼或可用于治疗新冠。同年11月，FDA授予巴瑞替尼（Baricitinib）与瑞德西韦联用疗法作为行管特效药的紧急使用授权（EUA）；

（3）2022年，Insilico Medicine将AlphaFold2（DeepMind公司的人工智能程序）应用于早期药物发现，成功在30天内获得了针对全新靶点CDK20的苗头化合物，CDK20抑制剂有望成为癌症，特别是肝细胞癌的创新疗法。

图1. AI技术应用场景

资料来源：头豹研究院、凯莱英整理

AI制药赛道的竞争者

目前，布局AI制药赛道的企业主要分为互联网公司、AI制药企业和传统药厂三大阵营。

互联网公司进入AI制药赛道的形式主要为三种：对外投资+打造自己的相关平台+提供算力/计算框架服务。互联网公司主要以提供特定算法或框架的形式停留在产业链相对上游的部分。预测未来各类云计算平台将整合基础数据、AI研发工具以及算力，为客户提供端到端的一体化产品。

AI制药企业主要分为自研管线、自研平台、CRO/2B服务三种模式：自研管线在后期临床试验成本很高，且在相同的赛道上也可能存在竞争；自研平台领域分为专注于特定环节的特定单点软件和端到端平台两种形式，大部分软件目前仍处于市场推广与初期试用阶段；CRO/2B服务模式是目前的主要商业模式，这类模式承担着快速变现、维持现金流和验证技术实力、打开市场等多重职责。由于可以以靶点/候选化合物/候选药物等为交付结果，CRO/2B服务模式有助于初创公司将长期研发风险转移，同时有助于帮助技术平台沉淀。该模式一般采取首付款+里程碑付款的方式，单次CRO合作大多会涉及多个管线。如2022年8月17日，将人工智能用于小分子药物发现的领导者AI制药公司Atomwise宣布，已与赛诺菲签署多靶点研究合作，将利用其AtomNet®平台对多达五个药物靶点进行计算发现和研究。协议包括2000万美元的预付款，以及10亿美元的里程碑付款和分阶段特许权使用费。

传统药厂主要通过自建团队、对外投资及合作（CRO型业务合作和技术合作）这三种形式进入AI制药赛道。其中，业务合作已经成为最常见的形式，头部AI制药企业在传统药厂的合作上甚至逐渐呈现出垄断态势。以Exscientia为例，该公司已披露了和罗氏、拜耳、赛诺菲、GSK、日本住友、Evotec在内的顶级制药公司的合作。据Deep Pharma Intelligence，在44家世界头部传统药企中，已有93%的药企完成与AI制药企业的合作布局。特别是在罗氏、诺华、辉瑞等全球TOP 10药企中，与AI制药企业的合作平均达到6次以上，还形成了MELLODDY（Machine Learning Ledger Orchestration for Drug Discovery）、MLDPS（Machine Learning for Pharmaceutical Discovery and Synthesis Consortium）等由传统药企主导的大型AI制药联盟。

AI制药赛道已成投资风口

近几年来，AI技术在创新药领域的应用越来越多，将AI技术用于药物开发的创新药公司呈现出井喷式的增长，资本的持续助力成为AI药物研发赛道的重要驱动因素。Deep Pharma Intelligence（DPI）报告显示，自2016年以来，全球AI制药药物发现领域的投资金融整体呈上升态势，2021年达127.3亿美元。单轮过亿的融资已不鲜见，包括XtalPi和Insitro（均为4亿美元）、Generate Biomedicines（3.7亿美元）、Exscientia和Insilico Medicine（均为2.55亿美元）以及Arbor Biotechnologies（2.15亿美元）等。

与全球AI制药药物研发的发展趋势类似，2016-2021年的中国AI制药初创企业融资金额整体呈上升态势，2021年达到12.4亿美元。近几年来，随着政府相继出台一系列宏观政策，进一步促进了AI技术的创新成果转化，也鼓励了AI技术与产业的协同性发展。加之新冠疫情的影响推动了创新药的需求，中国AI制药的潜在市场正被逐渐打开。

图2. 2016-2021全球AI制药药物发现领域投资金额

资料来源：头豹研究院

图3. 2016-2021年中国AI制药初创企业融资金额

资料来源：头豹研究院

AI制药赛道已进入快速成长期，备受业界关注。随着AI技术的不断迭代及新政策的陆续出台，未来AI制药领域将会呈现更多新的突破。基于新的数据体系、计算框架、算法体系等，AI技术或将构筑制药业的新范式，助力赋能行业的创新发展。

参考资料：

[1] 头豹研究院-2021年中国医药CXO（研发及生产外包服务）行业概览.

[2] 头豹研究院-中国AI制药行业概览.

[3] 量子位智库-AI制药深度产业报告.