医疗界的巨形吸血乌贼The Great Vampire Squid of Healthcare

环球医讯 / AI与医疗健康来源:www.brownstoneresearch.com美国 - 英语2024-10-11 00:00:00 - 阅读时长6分钟 - 2788字
DeepMind在蛋白质设计领域的最新突破AlphaProteo,及其对未来医疗和生物技术的影响。
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医疗界的巨形吸血乌贼

当我们了解关于惊人的人工智能突破时,很难弄清楚这一切意味着什么。这些突破的实际影响是什么?这种研究将如何带来新的产品和投资机会?

昨天,我们探讨了谷歌旗下的DeepMind在四年时间内基本上破解了生命之谜。它利用深度学习(一种人工智能形式)准确预测蛋白质折叠的方式取得了成功。而这一成就还不足以令人惊叹,AlphaFold 3不仅预测了所有已知蛋白质的结构,还预测了DNA、RNA甚至配体(一种与生物分子结合的物质,如与蛋白质结合)的结构。

正如我在昨天的文章《前沿科技——人工智能能否获得诺贝尔奖》中提到的,这就像拥有了生物学的所有钥匙。这一突破使两名DeepMind高管——Demis Hassabis和John Jumper赢得了诺贝尔化学奖。

这些发展仅几个月前才出现,它们如此新奇和令人兴奋,以至于有大量信息可供挖掘。生命科学界正在深入研究,寻找方法将这些信息应用于他们自己的研究和开发中。未来的影响难以预测。

为了提供一些视角,超过200万名研究人员在190多个国家已经使用由人工智能开发的AlphaFold数据进行他们自己的研究和药物开发。这只是当今人工智能广泛应用的一个简单例子,而这仅仅是冰山一角。

今年围绕AlphaFold的兴奋如此之大,以至于许多人错过了DeepMind上个月发布的另一项令人难以置信的发展——Hello, AlphaProteo

仿佛在生命科学领域的突破还不够多,DeepMind刚刚发布了AlphaProteo——一种全新的设计可以与目标分子结合的蛋白质的人工智能。

简单来说,AlphaProteo可以被视为AlphaFold的应用科学对应物。我之所以说AlphaFold 3是所有生物学的钥匙,是因为植物、动物和人类的所有生物过程都依赖于蛋白质之间的相互作用。蛋白质是生命的基本组成部分。蛋白质以特定方式与其他蛋白质结合,从而调节生物过程。例如,如果我们体内存在有害的蛋白质,如由COVID-19产生的刺突蛋白,免疫系统会产生抗体(一种蛋白质)与刺突蛋白结合,保护人体。

然而,我们的身体并不总是能对抗某些与疾病相关的蛋白质。这就是AlphaProteo的目的——设计具有显著结合亲和力的新型蛋白质,以治疗疾病。关键在于AlphaFold理解所有蛋白质的折叠方式。

基于AlphaFold的训练

如果我们理解蛋白质的结构,就可以利用人工智能建模和确定该蛋白质如何与其他体内的分子相互作用,以及如何设计药物来调节引起问题的蛋白质。

DeepMind团队利用AlphaFold 3的数据库以及蛋白质数据银行的数据,训练了一种新的AI——AlphaProteo,能够设计出与目标蛋白质特定区域结合的全新分子。如下图所示:

AlphaProteo 设计的结合剂 | 来源:Google DeepMind

第一代AlphaProteo已经展示了惊人的结果,其结合亲和力比现有方法高出3到300倍。DeepMind选择了七个目标蛋白质进行测试,其中两个是病毒性的——BHRF1和SARS-CoV-2刺突蛋白,另外五个与癌症、炎症和自身免疫疾病相关——IL-7Ra、PD-L1、TrkA、IL-17A和VEGF-A。

AlphaProteo 目标蛋白质 | 来源:Google DeepMind

一旦DeepMind为这些目标蛋白质设计了结合剂,它就与弗朗西斯·克里克研究所合作,该研究所拥有湿实验室,可以在现实生活中生产并测试这些新的人工智能设计的分子。以下是结果:

AlphaProteo 结合剂的结合亲和力 | 来源:Google DeepMind

上图中有两点需要注意。

AlphaProteo的数据用蓝色表示,Y轴上的_KD_是解离常数,这意味着较高的数字表示较差的结合亲和力。换句话说,数字越低,结合效果越好。

第二点是Y轴——再次是_KD_——采用对数尺度,因此AlphaProteo结合剂的结合亲和力非常出色。

这已经是一个可用于药物开发的杰出工具,AlphaProteo这类AI的最明显应用就是药物开发。

但它也可以用于提高作物的耐逆性和产量,甚至可以用于制造化合物来清理环境问题。这些都是可以商业化并投资的产品。使用像AlphaFold和AlphaProteo这样的人工智能的公司能够加速其产品开发。

有些人可能会想——为了什么目的?

为什么Alphabet(谷歌)会涉足这样的生命科学研究?

毕竟,它是一家广告公司……

当然,谷歌的大部分收入确实来自广告。但它的业务是数据收集和聚合。它收集的每个人的数据越多,就越有能力将这些数据的访问权限出售给广告商。

这就引出了医疗保健行业。

谷歌的秘密行动

谷歌健康正在开发一种称为Articulate Medical Intelligence Explorer (AMIE)的生成式AI,旨在帮助临床医生理解医学信息、诊断疾病并推荐治疗路径。

与此计划相关的是与Fitbit的合作,谷歌在2021年以21亿美元收购了Fitbit,设计一个以健康为中心的大语言模型(LLM),根据每个用户的健康相关数据提供个性化的健康指导。

这类信息是谷歌以前无法获得的。但通过这种个性化的AI,谷歌可以向消费者提供与其健康状况相关的有价值的信息,这对用户可能非常有益。

谷歌将能够深入了解用户的健康状况。当然,哪些产品和服务对个人有益——这是广告发挥作用的地方。

而在幕后,谷歌正在进行一项更大的布局,几乎是在“闭门造车”。

很少有人知道,谷歌拥有大约2万亿美元的投资组合,涉及私营和上市公司。它是历史上最活跃的企业投资者之一。

正如你可能已经猜到的,它最集中的投资领域之一是生物技术和医疗保健。

大多数这些关键投资都由一家名为GV的风险投资公司持有,简称Google Ventures,完全由谷歌支持。

GV投资团队中有一半以上专注于生物技术和医疗保健。

对于那些对GV在行业中的广泛投资和影响力感兴趣的人,可以在这里查看GV的投资组合。

值得注意的一些生物技术投资包括Revolution Medicines、Beam Therapeutics、Sana Biotechnology、Verve Therapeutics、Prime Medicine、Oscar Health等。投资太多,无法一一列举,它的触角无处不在。

我怀疑谷歌从其医疗保健相关投资中获得的利润已经超过其在该领域研究和开发的投资。但这还不是最大的赚钱机会。

谷歌当然可以将其技术许可给生物制药和生命科学行业,但我认为它不会这样做。

就像它免费提供搜索引擎以推动采用一样。

它很可能会在生命科学领域采取同样的策略……以换取收集更多数据的权利,这些数据可以在未来进一步货币化。

这又是一个万亿美元的机会。


(全文结束)

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