美國(guó)北卡萊羅納大學(xué)的科研人員開發(fā)出一款人工智能系統(tǒng)，可以從無到有地學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)藥物，有望極大加速新藥設(shè)計(jì)過程。

該系統(tǒng)被稱為結(jié)構(gòu)進(jìn)化的強(qiáng)化學(xué)習(xí)，簡(jiǎn)稱為ReLeaSE，它是一種由兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成的算法和超級(jí)計(jì)算機(jī)程序，可以被看作是教師和學(xué)生。老師知道大約170萬種已知生物活性分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)詞匯背后的語(yǔ)法和語(yǔ)言規(guī)則。通過與老師的合作，學(xué)生會(huì)隨著時(shí)間推移在逐漸學(xué)習(xí)的過程中更好的提出可能作為新藥的分子。

亞歷山大·托普莎、奧列克桑·伊薩耶夫和馬里亞·波波娃都是北卡羅來納大學(xué)埃塞爾曼藥學(xué)院的創(chuàng)始人，也都是ReLeaSE的研制者。該大學(xué)已經(jīng)為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利，并在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)概念驗(yàn)證研究。“如果我們把這個(gè)過程比作學(xué)習(xí)一門語(yǔ)言，那么當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)了分子字母表和語(yǔ)言的規(guī)則之后，他們就能創(chuàng)造出新的單詞或分子，”特羅普沙說。“如果新的分子是真實(shí)的并且達(dá)到了預(yù)期的效果，老師就會(huì)核準(zhǔn)；如果沒有，老師則不同意，迫使學(xué)生避開壞分子，創(chuàng)造好分子?！?/p>

ReLeaSE是虛擬篩選方面的一個(gè)強(qiáng)大創(chuàng)新，虛擬篩選是制藥業(yè)廣泛使用的一種用于確定可行的候選藥物的計(jì)算方法。虛擬篩選允許科學(xué)家評(píng)估現(xiàn)有的大型化學(xué)知識(shí)庫(kù)，但這種方法只適用于已知的化學(xué)物質(zhì)。ReLeASE具有創(chuàng)造和評(píng)估新分子的獨(dú)特能力?！笆褂锰摂M篩選的科學(xué)家就像顧客在餐廳點(diǎn)菜?？梢渣c(diǎn)的菜通常受菜單的限制?！币了_耶夫說?！拔覀兿虢o科學(xué)家提供一個(gè)雜貨店和一個(gè)私人廚師，他們可以做出任何他們想要的菜?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)使用ReLeaSE來生成具有指定性質(zhì)的分子，例如期望的生物活性和安全剖面。該團(tuán)隊(duì)使用ReLeaSE方法設(shè)計(jì)了具有自定義物理特性的分子，如熔點(diǎn)和水溶解度，并設(shè)計(jì)了一種與白血病相關(guān)的能對(duì)酶具有抑制活性的新化合物。

托普莎表示：“該算法能夠設(shè)計(jì)出具有特定生物活動(dòng)和最佳安全性特征的新的、可立即申請(qǐng)專利的化學(xué)實(shí)體，這對(duì)一個(gè)不斷尋找新方法以縮短將新的候選藥物用于臨床試驗(yàn)的時(shí)間的行業(yè)來說，應(yīng)該具有極大的吸引力”。