VIZ LAB / 222

AI 药物发现可视化实验室

从靶点到临床——把 AI 如何加速药物发现全流程的核心机制以可交互 SVG 呈现。

01

药物发现全景

传统流程 vs AI 流程对比:靶点→先导→优化→临床→上市。切换流程观察 AI 在各环节的介入点与时间/成本压缩。

传统周期
10-15 年
靶点到上市全流程
传统成本
~26 亿美元
单药研发平均投入
AI 加速
周期 -40% · 成本 -30%
生成+筛选+预测全链介入
成功率
90% 临床失败
AI 旨在早期淘汰劣质分子
02

靶点识别

靶点发现与验证:基因组关联、可药性评估、知识图谱推理。筛选靶点观察验证维度与可药性打分。

靶点验证
基因敲除 / CRISPR
确认靶点与疾病因果
可药性
结合口袋 + 别构位点
评估小分子结合可行性
知识图谱
疾病-基因-药物关系
多跳推理发现新靶点
03

分子生成

四大生成范式:VAE(潜在空间插值)、GAN(对抗生成)、Diffusion(去噪扩散)、Transformer(自回归 SMILES)。生成分子观察结构多样性与约束满足。

表示
SMILES / 分子图
字符串 vs 图结构
约束
合成可及性 + 类药性
多目标优化生成
评价
QED · SA · 多样性
质量与新颖性平衡
04

虚拟筛选

筛选漏斗:亿级化合物库 → 相似性搜索 → 药效团匹配 → 对接打分 → 精选 hit。执行筛选观察逐级过滤的留存率。

相似性搜索
指纹 + Tanimoto
快速召回相似骨架
药效团
特征点空间匹配
氢键/疏水/电荷排列
对接打分
Vina / Glide 打分
估计结合亲和力
05

ADMET 预测

五项成药性质:吸收(A)、分布(D)、代谢(M)、排泄(E)、毒性(T)。预测性质观察各性质达标情况与优化方向。

吸收 A
Caco-2 · 溶解度
口服生物利用度
分布 D
BBB · 血浆蛋白结合
组织分布与中枢穿透
代谢 M
CYP450 抑制
药物相互作用风险
毒性 T
hERG · 肝毒性 · Ames
早期剔除毒性分子
06

蛋白质-配体对接

分子对接流程:结合位点识别 → 构象搜索 → 打分评价 → 相互作用指纹。执行对接观察构象采样与关键相互作用。

结合位点
口袋检测 + 别构
几何+能量识别凹槽
构象搜索
系统/随机/遗传
采样配体柔性与旋转
相互作用
氢键/疏水/π-π/盐桥
PLIF 指纹刻画结合
07

临床试验 AI

AI 赋能临床试验四环节:患者分层、试验设计、结局预测、适应症拓展。模拟试验观察分层与预测如何提升成功率。

患者分层
生物标志物聚类
精准筛选应答人群
结局预测
应答率 + 不良事件
提前预估疗效风险
适应症拓展
跨疾病迁移
已有药物新用途发现
08

药物重定位

网络医学驱动的重定位:疾病-基因-药物知识图谱、多跳推理、案例研究。查找机会观察候选药物与新适应症的关联强度。

知识图谱
疾病-基因-药物
异构网络多跳推理
网络医学
网络邻近度
疾病模块重叠打分
经典案例
沙利度胺→多发性骨髓瘤
已上市药物的二次生命
优势
安全性已知
跳过 I 期,直接 II 期