AI制藥的商業(yè)模式、優(yōu)勢(shì)、企業(yè)分布及對(duì)醫(yī)藥研發(fā)的影響

所謂AI（Artificial intelligence，人工智能）制藥，即以醫(yī)藥大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等AI技術(shù)替代大量實(shí)驗(yàn)，對(duì)藥物結(jié)構(gòu)、功效等進(jìn)行快速分析，以達(dá)到縮短試驗(yàn)周期、節(jié)省成本、促進(jìn)新藥發(fā)現(xiàn)、提升試驗(yàn)成功率等目的。
 

AI技術(shù)從1956年首次提出發(fā)展至今已有60余年，全球已有700多家AI制藥企業(yè)。
 

我國(guó)目前已有AI初創(chuàng)制藥企業(yè)近80家，成立于2014年的晶泰科技和英矽智能都已完成D輪融資，成為國(guó)內(nèi)AI制藥領(lǐng)域的獨(dú)角獸。
 

AI浪潮下，國(guó)家也出臺(tái)相應(yīng)政策大力扶持，發(fā)改委于2022年發(fā)布了《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》鼓勵(lì)A(yù)I制藥發(fā)展。
 

一、商業(yè)模式：3種

在商業(yè)模式上，我國(guó)AI藥物研發(fā)企業(yè)主要分為AI SaaS、AI CRO、AI biotech三種模式，即出售軟件、服務(wù)和研發(fā)藥物，分別占了商業(yè)模式總數(shù)的25%、23%和8%。并多兼容上述三種模式中的2種或3種，兼容2種商業(yè)模式的最多，占31%，兼容≥3種模式的占13%。有較強(qiáng)藥物研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)多以自研管線為主，而算法背景強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)則傾向于進(jìn)行SaaS和研發(fā)服務(wù)。“自研+外部合作”已成為主流，以降低liscence in的風(fēng)險(xiǎn)。
 

AI SaaS服務(wù)是指為客戶提供AI輔助藥物開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)為企業(yè)賦能，幫助企業(yè)加速研發(fā)流程，節(jié)省成本與時(shí)間。
 

AI CRO是指初創(chuàng)公司通過(guò)人工智能的輔助，為客戶更好地交付先導(dǎo)化合物或者PCC，再由藥企進(jìn)行后續(xù)的開(kāi)發(fā)，或者合作推進(jìn)藥物管線。
 

AI biotech則以推進(jìn)自研管線為主，較少進(jìn)行外部合作。（詳見(jiàn)圖一）

 

 

二、優(yōu)勢(shì)：提速

AI技術(shù)對(duì)醫(yī)藥研發(fā)的最大促進(jìn)作用之一就是提高研發(fā)速度。
 

在2018～2020年、2020～2021.8月、2021.9～2021.10月、2021.11～2022.2月四個(gè)時(shí)段，分別對(duì)3個(gè)、5個(gè)、4個(gè)、6個(gè)藥物研發(fā)引用了AI技術(shù)，研發(fā)速度由2018～2020年間的每月0.08個(gè)提高到了2021.9～2021.10月期間的每月2個(gè)，研發(fā)速度提高了25倍。
 

具體情況為，在2018～2020年間，Exscientia公司的慢性阻塞性肺疾病的候選藥物、Deep Genomics公司的DG12P1、我國(guó)英矽智能公司的DDR1受體抑制劑等3家AI制藥企業(yè)的3個(gè)研發(fā)項(xiàng)目都應(yīng)用了AI技術(shù)，其研發(fā)速度僅為每月0.08個(gè)。
 

而在2021.9～2021.10月間，阿爾脈生物的ALM005、Healx公司的HLX-0201、Erasca公司的ERAS-007、LandosBiopharma公司的LBP-104（系統(tǒng)性紅斑狼瘡）等4個(gè)AI制藥企業(yè)的4個(gè)研發(fā)項(xiàng)目的研發(fā)速度提升到了每月2個(gè)。（詳見(jiàn)圖二）

 

 

三、企業(yè)：全球

1、分布：中國(guó)占3.5%

到2022年底，全球已有700多家AI輔助藥物研發(fā)企業(yè)，其中，美國(guó)占了一半以上（54.4%）。

其次是歐盟、英國(guó)和亞洲（不含中國(guó)、中東），分別占了16.8%、9.7%和7.5%。

中國(guó)占了3.5%。（詳見(jiàn)圖三）

 

 

2、訂單：英矽智能全球第四

2022年，AI技術(shù)與生物醫(yī)藥的融合提速，AI技術(shù)對(duì)制藥領(lǐng)域的滲透已遍地開(kāi)花。從AI制藥公司獲得的訂單金額可見(jiàn)一斑。
 

2022年，獲得訂單金額最大的AI制藥企業(yè)是Exscientia和Evotec，分別與老牌跨國(guó)制藥集團(tuán)賽諾菲和BMS簽訂了356億元和350億元的新藥開(kāi)發(fā)合同。
 

Generate Biomedicines位居第三，與安進(jìn)簽訂了131億元的合同。
 

我國(guó)AI初創(chuàng)企業(yè)英矽智能獲得的訂單金額首次躋身Top10，高居第四，即英矽智能在去年11月與賽諾菲簽訂了總潛在價(jià)值高達(dá)82億元的新藥開(kāi)發(fā)合同，這也是我國(guó)AI制藥領(lǐng)域迄今最大的一筆訂單，賽諾菲將利用英矽智能人工智能驅(qū)動(dòng)的Pharma.AI藥物發(fā)現(xiàn)平臺(tái)，推進(jìn)基于不超過(guò)6個(gè)創(chuàng)新靶點(diǎn)的候選藥物研發(fā)。
 

全球AI制藥企業(yè)的Top10訂單被跨國(guó)制藥巨頭悉數(shù)包攬，其中，賽諾菲占了3席，除Exscientia、英矽智能外，還與Atomwise簽訂了69億元的合同，3單合計(jì)507億元，占了Top10訂單總額1219億元的42%。（詳見(jiàn)圖四）

 

 

四、企業(yè)：中國(guó)

1、區(qū)域：長(zhǎng)三角居首

至2022年底，我國(guó)已有AI制藥初創(chuàng)企業(yè)近80家。

除武漢、成都兩市各有1家外，其余全部位于沿海城市。其中，長(zhǎng)江三角洲最多，占了45%，渤海經(jīng)濟(jì)圈和大灣區(qū)平分秋色，各占1/4。
 

就具體區(qū)域來(lái)看，北京、上海、深圳最多，分別有18家、15家和13家。蘇州、杭州、南京和廣州次之，分別有8家、6家、3家、3家。
 

AI制藥企業(yè)總部之所以選擇這些區(qū)域落戶，與這些城市所擁有的高校/科研院所資源之多是分不開(kāi)的，因我國(guó)AI制藥公司最大的創(chuàng)業(yè)背景是來(lái)自高校和研究院的成果轉(zhuǎn)化。在中國(guó)近80家AI制藥企業(yè)中，有高校/研究院背景的占了4成、資深藥化專家創(chuàng)業(yè)的占了25%、名校博士創(chuàng)業(yè)的占了1/5，三類合計(jì)占比超過(guò)8成。
 

在研究所和高校背景中，尤以北大、清華、上海交大、中科院為創(chuàng)業(yè)前沿陣地，這些機(jī)構(gòu)已孵化轉(zhuǎn)化出了華深智藥（清華大學(xué)AIR孵化）、英飛智藥（北大前沿交叉學(xué)科研究院）、燧坤智能（清華大學(xué)）、天騖科技（上海交通大學(xué)背景）等公司。
 

2021年，張江牽頭成立了“張江AI新藥研發(fā)聯(lián)盟”，至今已經(jīng)有20多家企業(yè)加入。（詳見(jiàn)圖五）

 

 

2、領(lǐng)域：小分子最多

從細(xì)分領(lǐng)域上看，最受AI初創(chuàng)制藥企業(yè)青睞的仍是小分子藥物研發(fā)，主要因小分子領(lǐng)域數(shù)據(jù)積累較多、市場(chǎng)相對(duì)成熟，在虛擬篩選、分子生成、ADMET預(yù)測(cè)、藥物重定向等環(huán)節(jié)已得到廣泛應(yīng)用。
 

在近80家AI制藥企業(yè)中，有41家專注于小分子研發(fā)，占了AI初創(chuàng)制藥企業(yè)的一半以上。
 

聚焦大分子和技術(shù)服務(wù)的的AI制藥企業(yè)各有11家。
 

聚焦細(xì)胞療法和制藥工藝的AI制藥企業(yè)分別有3家和2家。（詳見(jiàn)圖六）

 

 

3、創(chuàng)立時(shí)間：2018、2021雙高峰

我國(guó)第一家AI初創(chuàng)制藥公司成立于10年前的2013年，至2020年，以平均每年8家的速度增長(zhǎng)。
 

其中，2018年和2021年各迎來(lái)了一波創(chuàng)業(yè)潮，分別有15家和24家AI初創(chuàng)制藥公司成立。
 

2018年左右，海外AI制藥公司開(kāi)始和傳統(tǒng)跨國(guó)藥企合作，激發(fā)了國(guó)內(nèi)的創(chuàng)業(yè)熱情。2020年前后，多家海外AI制藥公司IPO促進(jìn)了資本大舉進(jìn)入國(guó)內(nèi)AI制藥領(lǐng)域。同時(shí)也帶動(dòng)了AI制藥企業(yè)訂單數(shù)量和融資金額的爆發(fā)式增長(zhǎng)。
 

2021年，我國(guó)AI制藥企業(yè)融資額高達(dá)62億元，較此前6年的融資總額46.7億元還高出31%。
 

受投融資環(huán)境的影響，2022年僅有2家AI制藥公司創(chuàng)立。（詳見(jiàn)圖七）

 

 

五、滲透研發(fā)

1、FDA監(jiān)管

凡涉及藥物研發(fā)都逃不過(guò)FDA的法眼，AI輔助藥物研發(fā)也不例外。
 

為此，美國(guó)FDA于5月10日發(fā)布了長(zhǎng)達(dá)31頁(yè)的題為《在藥物和生物制品開(kāi)發(fā)中使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)》的討論文件，該文件指出，在過(guò)去幾年中，F(xiàn)DA發(fā)現(xiàn)使用AI（人工智能）/ML（機(jī)器學(xué)習(xí)）要素提交的藥物和生物制品申請(qǐng)數(shù)量顯著增加，由2016年僅1個(gè)增加到了2021年的132個(gè)。
 

FDA已認(rèn)識(shí)到AI在整個(gè)藥物開(kāi)發(fā)生命周期（包括藥物發(fā)現(xiàn)、非臨床研究、臨床研究、上市后監(jiān)督、藥物制造）中的作用及其加速藥物開(kāi)發(fā)的潛力，并在許多方面提供了示例，體現(xiàn)出一線監(jiān)管部門對(duì)于新技術(shù)的獨(dú)到見(jiàn)解。（詳見(jiàn)圖八）

 

 

2、合作項(xiàng)目：英矽智能全國(guó)第一

2022年，我國(guó)AI制藥企業(yè)英矽智能不但訂單金額躋身全球第四（圖四），而且訂單數(shù)量高居全國(guó)第一，與傳統(tǒng)制藥企業(yè)進(jìn)行了23項(xiàng)合作。
 

其次是位于深圳的晶泰科技，開(kāi)展了16項(xiàng)合作。
 

杭州劑泰醫(yī)藥和北京的望石智慧位居第3～4位，分別開(kāi)展了5項(xiàng)和4項(xiàng)合作。
 

上海宇道生物、北京星藥科技、北京星抗原生物和南京燧坤智能等4家AI制藥企業(yè)并列第五，都開(kāi)展了3項(xiàng)合作。
 

深圳的未知君生物和北京的深度智耀都各進(jìn)行了1項(xiàng)合作。
 

除英矽智能、冰州石生物之外，未知君、埃格林醫(yī)藥、紅云生物、藥物牧場(chǎng)等企業(yè)也擁有了臨床Ⅰ期管線資產(chǎn)。
 

另外，2022年還有4家AI制藥企業(yè)獲IND批件，即勁風(fēng)生物（2月）、宇耀生物（3月）、費(fèi)米子（10月）、德睿智藥（12月）。（詳見(jiàn)圖九）

 

 

AI制藥正在越來(lái)越多的參與到新藥研發(fā)中，AI制藥不但吸引了資本的介入、激發(fā)了傳統(tǒng)制藥企業(yè)的興趣，也引起了監(jiān)管部門的關(guān)注。
 

AI技術(shù)正在促進(jìn)新藥研發(fā)的速度和成功率不斷提高。