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 新质生产力赋能,天士力中药研发进入“数智中药”时代

   2024-05-22 3530
导读

自今年两会召开以来,“新质生产力”就成为全行业的热词。近期,国家中医药管理局官网发布工作动态,提出要牢牢把握推进中药产业高质量发展的有利契机,把中医药打造为新质生产力的重要实践。在此背景下,中医药研发

自今年两会召开以来,“新质生产力”就成为全行业的热词。近期,国家中医药管理局官网发布工作动态,提出要牢牢把握推进中药产业高质量发展的有利契机,把中医药打造为新质生产力的重要实践。

在此背景下,中医药研发正逐步迈入“数智”时代的新篇章,新质生产力成为行业发展的新引擎。在59日举行的数智赋能大健康产业新质生产力暨第四届中医药国际发展大会上,中国工程院院士、现代中药创制全国重点实验室主任张伯礼明确指出,数智赋能将推动中医药高质量发展,号召推进中医药现代化、产业化和走向世界。

现代中药创制全国重点实验室常务副主任、天士力医药集团董事长闫凯境提出,发展数智中药是推动中医药传承、创新和发展的必然趋势;打造“数智中药”研发新范式,有助于实现中药全产业链、全生命周期的跨跃性转型升级。

会上,《数智中药——现代中药的数智化发展》白皮书(以下简称白皮书)发布。同时,由天士力与华为携手打造“数智本草”大模型崭露头角,这标志着中医药研发步入数智化新阶段。

据了解,通过经典数据、创新数据和产业化数据的融合,该模型集成了天士力多年积累的中医药研发、生产、市场等数据,有望助力中药从方剂到疾病、从疾病到方剂的双向路径,实现中医药的现代化和国际化。

中药研发进入“数智”时代

随着健康中国战略的开展与推进,传承、创新、发展中医药的重要性逐渐凸显。《“十四五”中医药发展规划》也指出:“为有效应对多种健康挑战、更好满足人民群众健康需求,迫切需要加快推进中医药事业创新发展,更好发挥其在健康中国建设中的独特优势”。

新质生产力更是成为行业热词。天士力医药集团股份有限公司副总经理章顺楠认为,新质生产力可以理解为三个“新”的关键要素:技术革命性突破、生产要素的创新性配置、产业的深度转型升级。

在人工智能时代,发展中药新质生产力的内涵之一便是数智中药。张伯礼提出,数智赋能中医药高质量发展,“中医药现代化是时代使命,中医药与人工智能的结合是必然的发展趋势。”

尤其在中药行业,研发、制造、工艺、临床应用等不同环节复杂,新技术似乎能加速全产业链环节。

“中药从提取开始到制剂出来,流程非常长,有的要一个月左右。现在做的单抗药物也是生产周期非常长,物料非常复杂,单元和单元之间有上下游的衔接问题。比如流化床制粒,上个工序的提取、浓缩、精制等对提取物性质与质量方面的影响,也可能会影响到后面的制粒,工艺之间的关系理清楚有诸多难点。”浙江大学药物信息学研究所所长瞿海斌指出,中药制造智能化升级过程中,涉及工序复杂,而先进控制策略与大数据平台,有望助力制药工业“智改数转”。

从中药工业整体来看,章顺楠总结称,中药工业物质体系复杂、理论体系复杂、制造过程复杂、应用系统复杂。这使得中药工业制造具有多输入、多输出、动态性时变、系统工程等特点,就需要对全产业链、全环节、全要素进行整体管控。

章顺楠进一步表示,对应着中药工业的复杂特点,数智中药智能制造存在四大核心任务,一是融合物料、工艺、装备多维参数的中药工艺系统设计;二是基于质量、效能多目标的中药可制造性协同优化;三是提升基于模型的中药生产过程动态智能控制;四是开发多元异构数据的智慧管控技术。数智中药的智能制造可以作为解决制造难题的方案。

数字化、智能化的技术迭代正在为中药研发装上“加速器”,天津中医药大学中药制药工程学院院长李正提出,智能检测获取制药大数据,再通过中药制药数字孪生技术实现中药过程的模型化,有助于解决中药质量控制问题。建立数字孪生模型,可以进一步赋能中药制造工艺的决策优化。

而在实践层面,瞿海斌分享称,基于工业大数据、机器学习、机理模型、智能传感及先进控制技术,国内国外已有药物智能制造技术的成功应用案例。通过中药智能制造技术的应用,解放了人力、解决了物力、提高了产量、提升了质量,从而生产出物质更清楚、机制更明确、制造更先进、国际更认可的现代中药,将有力推动数智中药产业发展。

那么,数智中药是什么呢?闫凯境介绍称,数智中药是以人工智能等颠覆性科学技术为突破,包含中医药海量数据的新型生产要素。

“数智中药结合云计算、大模型等新型技术手段,通过中药产品的组方配伍数智化、物质基础数智化、量时毒效数智化、生产质控数智化、临床应用数智化、消费认知数智化,引领现代中药达到用药精准、生产精智、疗效精确的新高度,从而打造数智中药研发新范式,实现中药全产业链、全生命周期的跨跃性转型升级。”闫凯境表示,插上了“数字+智能”技术翅膀的中药产业有望迎来新未来。

对于如何推动现代中药数智化发展这一问题,闫凯境提出了三条路径。一是以多维度多模态数智中药研发技术解析药物与疾病特征,二是以智能制造技术保障中药产品质量精准控制、高效、绿色和可持续发展,三是以智慧中医大脑高效赋能数智中药个体化精准服务。

助力中医药现代化、国际化

目前, 国内已有中医药智能大模型问世。在数智赋能大健康产业新质生产力暨第四届中医药国际发展大会上,“数智本草”大模型亮相。

据了解,该模型由天士力与华为合作打造,基于华为盘古的语言大模型与分子大模型,构建“数智本草”大模型,包含基于中医药海量文本数据预训练与微调,并结合向量库检索的中药语言大模型,以及基于17亿分子结构预训练和350万天然产物数据库微调的中药计算大模型,赋能从天然产物到方剂开发的创新产业链多个场景。

天士力国际基因网络药物创新中心有限公司总经理王文佳表示:“我们与华为的合作,实质上是华为提供基础平台和工具,而我们则基于这些进行微调与构建。华为提供的工具,如同预先准备的轮子,我们需要思考的是如何在其基础上打造出适应我们行业需求的车辆。”王文佳进一步表示,华为的大模型策略强调赋能产业,而非仅停留在对话层面。因此,华为并未像其他公司那样广泛开放,而是专注于与产业的深度合作。华为云AI科学计算总经理、医疗首席科学家乔楠介绍称,天然产物分子是中医药最大的宝库,中医药大模型能够问答功能进行更好的药物发现。

中医药智能大模型的孵化路径或许还需追溯至天士力的早期AI探索实践。天士力自主研发创建了“星斗云”系统,基于已有方剂和上市产品,运用知识图谱等技术,形成了“药效组分—作用靶点—基因网络”的中药数字化解析方法。在2023年,华泰证券曾评价称,星斗云数据库是当时全球最大的非商业性中医学术数据库,而且伴随AI 技术发展,其有望赋能中药新药研发。

王文佳指出,中医药研发强调“守正创新”,除了需要从分子机制等微观层面对中药的复杂成分进行解析,还需要从卷帙浩繁的中医药典籍中,挖掘提取中医药组方配伍的理论依据以及真实世界经验,要从大量的古文、书籍、中英文文献中准确挖掘复杂的中药知识,难度很大,因此,中药研发迫切需要一种工具,能够协助完成精准提取出有益于中医药研发的理论依据。同时再结合天士力积累的中医药研发、生产、市场等数据,为打造创新中药复方提供可能。

具体而言,天士力提供了三类数据,王文佳表示,一是经典守正数据,包括《黄帝内经》等古籍以及九万多个经典方剂的组成药味和功效特性;二是创新数据,从现代研发角度看待中药的分子、靶点、通路和疾病关系;三是产业化数据,包括要点信息、临床信息、专利信息和政策指南等,旨在推动中药的产业化创新开发。

由此来看,企业早期的技术、数据积累或有助于实现数智中药落地。大模型作为底层工具,串联不同数据、算法和工具,依托“从方到病、从病到方”两大路径,走出中医药现代化、国际化的路子。

“‘从方到病’是用科学原理阐明已有中药的作用机制,使其清晰可懂,从而进一步进行优化以及新适应症定位;‘从病到方’则是关注疾病或证型,寻找并创新方剂。大模型在这些过程中发挥着重要作用,如通过自然语言处理从数万个方剂中快速筛选所需方剂,并整合相关文献、专利、临床和分子层面信息,帮助企业精准定位具有开发潜力的方剂。”王文佳表示。

值得注意的是,目前业内多家中医药企业大手笔进行研发创新,研发费用并不低。据企业财报信息,白云山、华润三九、以岭药业、天士力的2023年研发费用均超过8亿元。其中,天士力的研发投入更是长期属于第一梯队,年报显示,其20212023 年间,三年研发投入持续增长,分别约为5.8亿元、8.44亿元、9.17亿元。

王文佳表示,随着“数智本草”大模型逐步进入实际应用阶段,将进一步提高企业研发效率,助力企业降本增效,同时推动加速行业数智中药研发进程。天士力将不断更新迭代模型,以提高模型的精准性。同时深入挖掘提炼数据,结合宏观的中医理论和名家经验以及微观的分子复杂作用,以期从中西医结合的角度提出更多中医药创新方剂的方案。此外,大模型的跨语种沟通能力有助于降低外国人士理解中药研发知识和成果的门槛,促进提高中药在国际上认知度与接受度。

然而,数智中药的发展并非一路坦途。闫凯境表示,长远来看,数智中药将带动中医现代化的进程,加速中医理论现代化及多学科交叉融合。但目前行业面临中药大数据整合、算法研发、算力集成及如何与新药研发路径衔接等挑战。

在促进数智中药发展方面,白皮书指出,需加强对中药数据的标准化和规范化,整合资源与增强算力,对算法进行持续研发和优化,明确数智中药和新药研发间路径的衔接,提高中药的研发效率和质量,保障数智中药高质量发展。



 
(文/小编)
 
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