NVIDIA Clara Discovery 助力圣地亞哥初創(chuàng)公司采用機器學習新技術(shù)開發(fā)新一代療法

掌握的信息越充分，預測越準確。這是位于圣地亞哥的初創(chuàng)公司 Entos 改革藥物設(shè)計時遵循的原則，他們采用 AI 技術(shù)將分子屬性預測的準確性加速了一千倍。

藥物研發(fā)是一個非常耗時和數(shù)據(jù)密集型過程。但是Entos 的 Orbnet 架構(gòu)改變了這一點，它可以用之前 1/30 的數(shù)據(jù)來訓練具有量子準確性的分子藥物研發(fā)模型，而且尋找具有廣闊前景的醫(yī)藥化合物所需進行的實驗數(shù)量也降至之前的 1/100，這樣可以顯著減少傳統(tǒng)藥物研發(fā)方法的等待時間和復雜性。

該公司加入了NVIDIA 初創(chuàng)加速計劃（此計劃旨在助力初創(chuàng)公司借助 AI 、數(shù)據(jù)科學和高性能計算的進步改革各種行業(yè)），他們正在利用NVIDIA Clara Discovery推進他們的工作。NVIDIA Clara Discovery 包括一系列最先進的框架、應(yīng)用程序和預訓練模型，用于深入了解數(shù)十億種潛在的藥物分子如何在人體內(nèi)相互作用。

Entos 首席執(zhí)行官 TomMiller 表示：“基于物理原理的方法意味著我們可以在機器學習模型中加入更多有關(guān)基礎(chǔ)量子力學的特質(zhì)。這使我們即使使用更少的數(shù)據(jù)，也能夠做出更準確的預測。”

Entos 正在致力于發(fā)掘可以滅活與某些癌癥相關(guān)的蛋白質(zhì)的藥物分子。通過將量子力學計算引入機器學習，該初創(chuàng)公司可以更快速地縮小與靶蛋白結(jié)合的潛在化合物的范圍。

將 AI 引入藥物研發(fā)流程

機器學習正在改變從氣候科學到藥物研發(fā)等所有科學工作的方式。現(xiàn)在，AI 和機器學習的結(jié)合正在引領(lǐng)一種新的科學研究方式，那就是將深度學習和基于物理的仿真相結(jié)合，改變藥物發(fā)現(xiàn)的方式。

藥物研發(fā)是一個數(shù)據(jù)密集型過程，研究人員通過算力密集型計算來模擬分子和蛋白質(zhì)的相互作用，以發(fā)掘正確的療法。以往，這些形式的量子計算執(zhí)行起來成本高昂，需要數(shù)周到數(shù)月的時間才能完成。

通過整合 AI 和加速計算，研究人員可以模擬藥物與蛋白質(zhì)的相互作用并且達到量子準確性，從而在上述計算實驗方面從中受益。使用傳統(tǒng)量子力學計算方法，這些仿真需要的算力過于高昂。

Entos 在NVIDIA DGX A100 Tensor Core GPU上優(yōu)化其 OrbNet 藥物研發(fā)軟件。OrbNet AI模型由 Entos 首席執(zhí)行官 Tom Miller 和 NVIDIA 機器學習研究總監(jiān) Anima Anandkumar 在加州理工學院聯(lián)合開發(fā)，可實現(xiàn)機器人合成和高吞吐量實驗，從而加速藥物療法設(shè)計。

“OrbNet 使用了一種基于表達原子之間相互作這一領(lǐng)域特征的圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。此外，我們還考慮了三維旋轉(zhuǎn)等對稱性。”Anandkumar 表示，“通過在設(shè)計中考慮這些因素，可以僅針對小分子（原子數(shù)量少于 40 個的分子）來訓練 OrbNet，并直接以較高的準確率在大型蛋白質(zhì)分子上應(yīng)用該模型。”通過與 NVIDIA 專家合作，Miller的科學家團隊能夠進行高吞吐量實驗，并“開啟新的大門去追求更多的成果”。

釋放共價鍵的潛力

機器學習的最新進展正在改變化學數(shù)據(jù)庫的數(shù)量和規(guī)模，助力研究人員尋找具備廣闊前景的藥物化合物。利用 AI 模型，科學家還可以用新的方式研究人體內(nèi)酶的無數(shù)種化學反應(yīng)。

這些先進技術(shù)相結(jié)合，有助于研究以往研究人員使用傳統(tǒng)方法無法研究的全新藥類。

一種前景可期的技術(shù)是創(chuàng)造與靶蛋白形成共價鍵的藥物分子。如果治療藥物可以僅與靶蛋白形成這些共價鍵，患者就可以使用更小的藥物劑量并且受到更少的副作用。Entos 研究人員計劃將這種方法應(yīng)用于癌癥、糖尿病和囊性纖維化等疾病領(lǐng)域。

Entos 已與制藥、材料和化學行業(yè)的領(lǐng)導者建立合作伙伴關(guān)系，并且在今年 7 月籌集了 5300 萬美元，以支持以高準確性打造卓有成效的藥物療法。該公司認為，與 NVIDIA 醫(yī)療健康團隊的積極合作幫助了他們獲得豐富的技術(shù)資源并借助 NVIDIA 硬件架構(gòu)優(yōu)化了他們的應(yīng)用。

責任編輯：haq