2020年1月，新冠肺炎肆虐。2021年1月9日，国家卫健委宣布新冠疫苗免费接种。一个新药物从靶点发现，一直做到上市，一般需要十几年，耗费十几亿甚至二十几亿美元，才能把这个项目推到上市，然后给普通病人使用。而新冠疫苗历时不到一年，完成了从研发到成功上市再到民众免费接种。这背后是云计算、人工智能等高新技术的助力。在一系列人工智能医疗公司助力新冠疫苗研发的案例中，人工智能药物研发领域的明日之星——晶泰科技走向了大众的视野。新冠疫情发生后，晶泰科技迅速组织建立科学家研究小组，基于亚马逊、腾讯等云计算平台的算力，对病毒感染宿主机理进行分子层面的研究，为病毒预警和防治及药物开发提供基础研究和数据开源支持，在10天内完成2900多个药物分子和超过10000个中药成分的活性筛选。就在新冠病毒研究告一段落的七个月后，晶泰科技完成高达3.188亿美元的C轮融资，这一轮融资是其公司成立后前4年融资总额的约5倍。一时之间，晶泰科技成为AI药物研发领域最受资本追捧的香饽饽。晶泰科技的联合创始人是三位来自麻省理工学院的博士后：马健、温书豪和赖力鹏。从左至右：温书豪（联合创始人/董事长）、马健（联合创始人/CEO）、赖力鹏（联合创始人/人工智能负责人）温书豪，先后在中国科学院、美国加州大学、麻省理工学院有11年的学习、研究和工作经验，在计算物理、量子化学等领域有丰富的研究经验与理论建树。马健，浙江大学物理系本科、博士，麻省理工学院博士后。主要研究方向为量子计算和生物系统中的量子动力学。赖力鹏，北京大学物理学本科，芝加哥大学物理学博士及麻省理工学院博士后。主要研究方向为数学物理和计算物理。同样是过了而立之年，同样是MIT博士后，同样有着物理背景，平日里抬头不见低头见，相同的学科背景和生活经历让他们三个在异国他乡成为了无所不谈的密友。在麻省理工学院鼓励学生创业的氛围下，畅想到即将出站的未来，一个创业的念头在他们头脑中萌生。三个理科生，从学科背景相关和社会意义出发，经过反复讨论和论证，最后聊到了药物晶型这件事。晶体是制药业当中和物理学非常接近的问题，虽然药物本身跟生物、病理相关，但其终究是由一定物理形态承载，因此从物理研究到做药物晶体，就变得水到渠成。2014年5月，XtalPi在MIT校园诞生。同年年底获得人人网的天使轮融资，经过一系列准备，次年9月，“深圳晶泰科技有限公司”正式成立。回国后，他们抓紧研发，在2015年11月推出了第一代药物固态筛选与设计平台。他们基于量子化学算法的药物固相设计与筛选平台，可以实现对复杂的小分子药物固相精准、全面、快速的计算，并从众多候选化合物中鉴别出药物毒性、溶解度等特性最理想、最有可能成功的候选化合物，并有效控制后续的药物发展面临的风险——如此，向核心技术的上下游环节继续拓展他们的算法与数据优势，最终打造出一个加速药物研发创新的计算引擎。在技术上初露锋芒，但是由于并没有实际产出成果，再加上算法项目难以理解，当时愿意为此买单的公司少之又少。幸运的是，已在医疗投资有所布局的腾讯，曾有不少互联网医疗的投资案例，虽然大多是解决医生和病人之间的信息不对称。对于入局互联网医疗的腾讯，想要拓宽覆盖面，必然涉及到医药研发这一部分，而这对于成立仅一年的晶泰科技是一个再好不过的机会。2015年12月，晶泰科技获得腾讯2400万人民币A轮投资，他们也从深圳一家公司逐渐拓展到北京、深圳、波士顿三地办公。
而让他们在人工智能药物研发领域彻底站稳脚跟的一件事，则是跟辉瑞企业达成合作。2016年，晶泰科技获得了辉瑞企业的一个盲测机会，这个机会是他们打开市场的一块敲门砖。当时辉瑞组织了一次晶型预测盲测，用从未对外公布过的不同难度的分子，对学界和市面上所有的解决方案进行横向评估。基于该企业内部的分子数据，晶泰科技用自己的算法预测药物分子的固相，再跟他们已经合成的稳定晶体、固相做对比，在两个月之内就完成了这项工作。结果出来后，晶泰科技预测的晶型100%匹配，凭借速度快、准确率高，它从众多顶级欧美研究所中成功脱颖而出，成为当时的一匹黑马。2017年3月，晶泰科技与辉瑞签订研发合作协议。2018年5月，与辉瑞建立战略合作关系，共同研发新一代人工智能药物创制平台。而在2018年1月，晶泰科技宣布完成了约1500万美金的B轮融资，该轮融资由红杉资本中国基金领投，谷歌跟投，A轮投资方腾讯继续在本轮追加投资。在医药研发领域，有个很出名的“3个10”的说法：一种药物从初期研发到最终的上市需要10年甚至更长时间，花费10亿以上美金，而成功率却不及10%。在德勤Measuring The Return From Pharmaceutical Innovation 2019报告中，他们调查了排名前12位的生物制药公司，计算出2019年每种药物生产流程的平均成本为19.81亿美元，而2018年生产药物的平均成本为21.68亿美元，几乎是2010年11.88亿美元的两倍。与此同时，2019年，药物渠道中每项后期资产的平均预测最高销售额降至3.76亿美元，不到2010年8.16亿美元的一半。药物开发的预期投资回报率已从2010年的10.1%稳步下降至2019年的1.8%，寻找提高新药上市效率和成本效益的方法是该行业的当务之急。而上述成本的大约三分之一用于药物研发阶段。在药物研发阶段，假如最初筛选10000个分子，最后能进入临床实验的往往只有10个左右。此外，一种化合物进入第一阶段试验的成功率低于10%,并且这一成功率在十年内都没有增加。因此，提高发现率和临床试验成功率对于药物研发的未来至关重要。阻碍提高发现过程准确性的原因之一是缺乏关于药物化合物和靶点三维结构的精确知识。它们的结合特异性和动力学最终决定了作用的效率和药物递送的效率。而导致该药物在临床试验中失败的其他原因，则包括临床前测试和动物模型，它们通常无法准确模拟人类的生理现象。高风险、高投入、低回报，这几点也正是生物制药将关注点放在使用人工智能来提高药物发现的速度、准确性和可预测性的原因。AI在药物研发中，很多时候扮演的角色是帮助科学家去广泛探索化学空间，精确找到可以成药的分子。它将基于AI的方法运用到药物研发的各个阶段，极大地减少了研发时间和成本。这些包括在使用量子力学方法计算化合物的性质、计算机辅助药物设计、预测目标蛋白质的三维结构以及一些其他的开发分析。一般而言，这些繁琐的执行过程可以在AI的帮助下实现优化和自动化，从而大大加快药物研发的过程。晶泰科技的业务主要分为三个方向：药物固态研发服务、药物设计服务和人工智能定制服务。药物固态研发服务是其主要业务，包括晶型预测，单晶结构解析，盐、共晶虚拟筛选等多项计算类小分子药物固态研发技术。药物是由一定晶体的物理形态所呈现的，不同的药物晶型可能药效不同，有些晶型甚至具有毒性，选择安全有效且稳定的晶型，已经成为新药以及仿制药开发过程中重要的内容。在1975年之前，我国生产的无味氯霉素药品均为A晶型，成为无效药。直到后来才弄清楚是晶型的问题，转而生产B晶型才使得药物发挥疗效。中国药典也在该药品的标准中加入“A晶型含量不得大于10%”的晶型质量控制要求，以保证药物的临床疗效。因此，在进行药物生产时，必须充分研究和评估不同晶型药物的溶解度、溶解速率、稳定性等性质，以保证成品药物的有效性、安全性和稳定性。在 AI 的协同下，晶泰科技对于可成药分子的毒性、选择性等关键性质进行综合打分，快速收敛。可以将发现先导化合物的速度从 12 个月提升到 3 个月，药物发现的合成分子数量从上千降到 200 以内。其晶型预测的效率更是惊人，仅用 14 天便能得到常规研究方法需要 1 年时间才能获得的结果。同时，其晶型预测服务已获得来自Pfizer（美国辉瑞制药有限公司，全球药企排名第一），BI（德国勃林格殷格翰制药公司，德国药企排名第二），Eisai（日本卫材株式会社） ，日本药企排名第二）等全球全球制药50强企业的长期订单和高度评价。另外，晶泰科技还开发了可为药物研发科学家提供完备的高准确度AI模型、百亿级规模分子库、弹性无限制的计算资源以及专为新药筛选定制的项目协作工具——Renova人工智能药物研发平台，该平台可以辅助药物研发科学家自由构建需要的研发流程，数十个小时即可完成单轮药物筛选过程。晶泰科技完成了解放药物研发科学家们生产力的第一步，这不仅征服了世界各国知名药企，也引得各资本蜂拥而至。2018年，晶泰科技于美国时间10月24日完成4600万美金（约合3亿元人民币）的B+轮融资，由国寿大健康基金领投，SIG（海纳亚洲）、雅亿资本跟投。2020年9月，晶泰科技获得3亿美元的C轮融资，由软银愿景基金、人保资本、晨兴资本领投，中金资本、招银国际招银电信基金、Mirae Asset（未来资产）、中证投资、中信资本、海松资本、顺为资本、方圆资本、IMO Ventures、Parkway 基金等多家来自全球的投资机构跟投，腾讯、红杉中国、国寿股权投资、SIG 海纳亚洲等早期股东继续追加投资 。几乎能入场的各大投行都已入局，想要跟在即将腾飞的晶泰科技身后分一杯羹。2020年，可以说是AI制药元年，新冠疫情爆发后，AI医疗公司受到前所未有的关注。据光子盒统计，2020年全球AI医疗领域完成129笔融资，其中2~3月、6~9月和11~12月单月融资超过10笔；融资金额128.87亿美元，其中8月、9月和11~12月单月融资超过10亿美元。2020年，同样也是晶泰科技开始发力布局的一年，当其晶型预测在全球达到最高工业级别的、超高准确度之后，它开始转向打造制药闭环。如果说外界对晶泰科技一贯的印象是晶型预测，晶泰科技则在不断打破这一固有印象。近几年，晶泰科技开始不断加大对新药的设计与研发业务的布局，主做小分子药物设计，同时也有抗体研发设计和多肽研发设计。其自主开发的ID4(Intelligence Digital Drug Discovery and Development)智能药物研发平台，从算力、算法、数据三个维度重构药物研发。算法方面，晶泰科技基于物理理论及人工智能理论双核，已完成了上百种算法的储备。其物理基础理论框架，覆盖从量子力学到经典力学的算法，通过构建多尺度、多维度的模型，能够从最底层准确描述药物分子与人体蛋白之间的相互作用；其人工智能理论框架，完成了不同特征向量对应药物各种关键性质之间的 AI 强化和交叉验证模型构建。下一步，晶泰科技还将打造现代化实验室与数字化研发平台紧密结合的数字孪生研发体系，实现实验探索与药物模拟算法的高效交互迭代。数据方面，晶泰科技使用数据湖作为数据治理的主要方式，使计算产生的巨量数据不仅直接作为计算结果呈现，并应用于数据分析、机器学习等场景。晶泰科技还通过特殊的数据策略，以量子力学计算积累起大量药物分子化学空间的底层数据。目前，晶泰科技的数据积累已经接近 PB 量级。随着数字孪生研发体系的开发部署，计算量的持续增加，晶泰科技将以丰富的药物研发真实世界数据支持其算法的持续创新与升级，挑战更多研发瓶颈，解决药物研发行业的关键问题。算力方面，晶泰科技基于多云的架构模式，在 AWS、腾讯云、Google Cloud 等多个公有云上搭建了一个可全球化调度海量资源的计算平台。利用云计算超强的弹性扩展与并行计算能力，该平台可在数小时之内创建一个近百万计算核心的超级集群。这一平台让晶泰科技可以同时开展超大规模的药物分子发现与筛选项目，支持其药物AI研发技术的规模化的应用。基于该平台，目前在中美有超15个创新药正在推进，能够帮助药企用更短的时间、更低的成本、更多的专利覆盖，去发现具有生物活性和具有临床价值的新分子结构。其中多个新药进展顺利，在未来一年时间内会有数个进入到临床阶段。同时，为完善药物研发各渠道，晶泰科技孵化的药物制剂开发初创公司剂泰医药于2020年成立。剂泰医药聚焦于药物递送、制剂研发赛道，它可以为生物制药公司提供制剂开发和优化服务，也会基于其专有的高通量 AI 制剂平台搭建制剂新药管线等。剂泰医药在成立不到一年的时间内，已经累计完成了三轮融资，其中不乏已经参与晶泰科技融资的红杉资本中国、五源资本、峰瑞资本等知名风投机构。打通了AI制药领域提高发现率的第一关，在提高临床试验成功率这一关上，晶泰科技更倾向于与各大药企合作，共同推动临床实验发展。在与各大药企合作方面，晶泰科技先后与创新性生物技术公司 PhoreMost 、生物医药公司思路迪医药（3D Medicines Inc）以及华东医药签署合作协议，旨在充分发挥人工智能技术探索空间大、运算效率高、计算结果精确的特点，结合个公司在抗肿瘤领域的深厚技术积淀及商业一体化能力，合作研发新一代抗肿瘤药物。而在与思路迪西药的合作协议中，除了新药研发，双方将在新一代肿瘤免疫治疗药物研发领域开展从药物发现到临床开发及商业化的全面合作，共同推动肿瘤免疫治疗药物研发的技术创新及市场突破。目前，AI助力制药已成为行业公认的最有前景的选择，AI制药研发公司与药企的合作也变得更加频繁，科技巨头更是瞄准这一行业的巨大潜力纷纷入局。2020年1月，阿里与全球健康药物研发中心（GHDDI）合作；9月，腾讯推出首个AI驱动药物研发平台“云深智药（iDrug）；同时，百度也宣布成立“百图生科”；12月，字节跳动开始招聘AI制药人才；华为也紧跟其后，招聘AI制药算法工程师。
与刚刚入局的科技巨头相比，晶泰科技在新药设计研发、业务布局以及商业化合作已走在了前面。参考：
[1] 《专访晶泰科技温书豪：跨界医药的三个物理学博士后，如何打破国内医药创新格局？》，品途网
[2] 《晶泰科技CEO马健：AI正成为生命科学爆发与裂变的技术支点》，DeepTech深科技
[3] 《晶泰科技赖力鹏：AI到底能在新药研发中做什么》，华兴Alpha
[4] Measuring the return from pharmaceutical innovation 2019，德勤分析
相关阅读：
正面人工智能，反面量子计算
制药行业新的竞争：量子计算
三位清华姚班学霸，靠“刷脸”刷出300亿
在实现全球首个量子化学模拟后，谷歌正式进入制药行业
进入光子盒社群，与我们近距离互动，了解量子领域更多产业、商业、科技动态，领取量子计算和量子通信产业报告。现添加社群助手微信Hordcore即可进群 ，与我们一起展望未来！