免疫系统,是人类抵御疾病的自然防线,其功能障碍是造成各类肿瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病的核心原因,也对纤维化疾病和衰老的发展起到重要作用,影响着全球超过10亿的患者。

由于人体免疫系统高度复杂,种类多达数十类且在不同组织器官环境有不同特征的免疫细胞族群,与每个细胞上决定其功能的数以万计的蛋白质,共同形成了复杂的万亿关系级别的功能调控网络,并在不同人群中有各不相同的亚型。当前的免疫调控药物只针对这个复杂系统内的通用人群、单一或少数靶点进行调控,缺乏对病人亚群和疾病异质性的精细设计,不能实现精准的靶向和完整的调控,造成了药物的安全性、有效性特别是长期有效性的巨大挑战。

面对免疫调控的行业难题,2022年9月9日,生物计算驱动的突破创新药物研发平台公司BioMap百图生科首次对外披露了基于生物计算引擎de novo设计的全新蛋白质药物——“ImmuBot”(免疫机器人),意图实现对免疫系统的精准重编程,治疗上百种免疫相关疾病。当天活动现场,百图生科北京中心实验室亦宣布正式运营。

图:百图生科首席执行官刘维

据百图生科首席执行官刘维介绍,ImmuBot平台上的每个“机器人”药物均由多个免疫功能弹头、组织导航弹头、微环境传感器、可编程控制器等构件组装而成,具备弹头高性能、组合多靶向、编程式控制、构件式组装4大创新特点,可以实现传统抗体药物无法实现的复杂作用机制,有望为大量未被满足的临床需求提供新的解决方案。

在发布会现场,与会的著名学者亦对免疫调控问题的重要性和ImmuBot的创新性给出了高度评价。

图:百图生科科学顾问委员会主席詹启敏院士

著名分子肿瘤学家、中国工程院院士,百图生科科学顾问委员会主席詹启敏院士表示,从大背景来看,当前是中国健康事业发展的最佳历史机遇期,百图生科正在做的事情和国家提出的“四个面向”(“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”)紧密相连,期待北京中心实验室成立之后百图生科继续瞄准前沿,紧扣国家的需求,基于产学研结合的机制,利用好北京的学术资源、企业资源,在人类消除疾病、促进健康的事业上做出应有的贡献。

图:百图生科免疫专家委员会主席董晨院士

国际著名免疫学专家、中国科学院院士、百图生科免疫专家委员会主席董晨院士在现场进行题为《免疫疾病解码》的学术报告,介绍了免疫学的发展,免疫细胞的逐渐解码和免疫疾病的精细化分型,免疫学研究已经从细胞层面到现在的分子层面,或许即将迎来免疫3.0时代,即计算免疫学的到来,非常令人期待。

ImmuBot:一种基于生物计算引擎才能实现的全新药物平台

百图生科是中国首家生物计算引擎驱动的创新药物研发平台,由百度创始人李彦宏于2020年创立。

自成立以来,百图生科一直致力于结合前沿AI和生物技术,构建高通量干湿闭环的生物计算引擎,建模蛋白质、免疫细胞、免疫系统的复杂规律。得益于生物计算引擎,ImmuBot具备四大功能特点:

特点一是弹头高性能。基于人工智能的强大能力,ImmuBot为每一个靶点配备了恰当亲和力、精准定表位、精准功能激发的高性能弹头,并可实现相对其他同族蛋白的高特异性设计,从而极大提高有效性和安全性。

特点二是组合多靶向。基于生物计算引擎的靶点组合挖掘和多弹头桥接药物设计,ImmuBot可实现对多个组织特异性靶点、免疫功能靶点的组合靶向,使其具备强大的精准靶向、免疫细胞招募、作用于多个免疫机制、防止耐药逃逸等功能优势。

特点三是编程式控制。通过创新蛋白质设计,ImmuBot可以实现对人体微环境、细胞因子等的传感器感知,实现AND、OR、IF等条件触发功能,从而实现在特定疾病微环境内激活、针对患者情况选择性激活、序贯弹头激活等高级功能,实现对免疫系统的精准重编程。

特点四是构件式组装。每个ImmuBot均由多个免疫功能弹头、组织导航弹头、微环境传感器、可编程控制器在适合的底座上由生物计算引擎组装而成,各类构件均可预制、多次复用、快速组装,不仅确保了单体药物的最佳性能,而且带来整体药物研发10-100倍的效率提升,为针对细分人群、疾病亚型、罕见病的精细化药物设计带来新的可能。

突破性药物研发的百图之道

ImmuBot作为一种突破性药物平台,开发之路充满坎坷,百图生科何以有信心实现其成功落地?

据刘维介绍,资产组合、引擎技术、生态平台是其核心支撑。

基于免疫机器人技术平台高效研发的特色优势,百图生科正在构建一个大型的创新药物资产组合,包括10余类自主靶点挖掘项目、30余个构件研发项目、10余个自主和合作药物研发项目。这个大规模资产组合覆盖了大批肿瘤和自免疾病,特别是中国高发的胃癌、肝癌等临床需求强烈的病种,也覆盖了近十种主要的免疫细胞、为每类免疫细胞准备了创新的弹头。

随着大批构件项目的研发推进,未来公司会自主或与合作伙伴联合,高效地推出更多的药物管线。目前,公司已在10余个项目上取得HIT、LEAD等进展,预计明年将实现首批ImmuBot项目进入全球临床。

大规模资产组合背后,是AI大模型驱动的高通量干湿闭环生物计算引擎。

这一引擎通过一系列底层技术创新的“大科学装置”,包括:万亿关系的多组学免疫图谱、千亿参数的蛋白质/免疫计算大模型、亿级数据生产量的高通量免疫模拟实验系统等关键技术,形成了高效的干湿闭环,才能将解码复杂免疫系统、de novo设计全新的蛋白质药物变为可能。

为了加速ImmuBot的开发,百图生科还构建了“卓越计划”开放平台,与前沿生物技术专家、药物开发专家和临床专家等卓越开发者伙伴携手合作,发挥各自优势,联合开发更多疾病领域、更多调控机理的免疫机器人药物。目前,已有30余个靶点挖掘、药物设计领域的卓越开发者项目进行中。

正如刘维所介绍:“百图生科所开发的免疫机器人药物,是高度复杂的创新蛋白质,大多在自然界中并不存在。由于不能依赖生物筛选的基础,其潜在设计空间趋于无限大,为设计带来了极大的挑战。

但生物计算的高效de novo设计能力,可以在超大算力的加持下,迅速对大量候选蛋白质的各功能指标、可开发性指标等维度进行评估,再通过高通量实验体系高速验证迭代收敛,使de novo设计成为可能。”

用生物计算,做First-in-class药物,是AI药物设计的最高理想。探索之路刚刚起步,未知世界仍然宽广,但ImmuBot正在为人类健康带来新的希望。

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