“我們的免疫圖譜已經(jīng)記錄了12.6億種不同細(xì)胞和蛋白質(zhì)之間的1802億種關(guān)系,對免疫相關(guān)的互作關(guān)系和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了深度的刻畫,這將為免疫相關(guān)疾病的全新靶點發(fā)現(xiàn)和藥物設(shè)計帶來關(guān)鍵的能力支撐。”在7月17日舉辦的“2022中國醫(yī)院協(xié)會健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用管理專業(yè)委員會學(xué)術(shù)年會”上,百圖生科副總裁周達(dá)談到該公司所構(gòu)建的“免疫圖譜”時如數(shù)家珍。
“圖譜”是數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能時代研究復(fù)雜問題的新范式,通過將原本散落在不同研究、實驗、專家的知識匯集起來,并基于人工智能算法進(jìn)行誤差消除、去重去歧,形成統(tǒng)一的知識體系。“圖譜”可以有效地將多次重復(fù)的“大海撈針”,變成群策群力的“按圖索驥”,已經(jīng)大大提高了知識、金融等領(lǐng)域的決策效率。
近年來,圖譜熱潮開始進(jìn)入生命科學(xué)領(lǐng)域,生物問題的復(fù)雜度、異構(gòu)性都是圖譜技術(shù)的用武之地。但生命科學(xué)行業(yè)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)稀缺、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)少、數(shù)據(jù)生產(chǎn)和處理成本高昂、數(shù)據(jù)批次效應(yīng)和誤差帶來的數(shù)據(jù)融合阻礙、關(guān)系抽提需要的龐大生物計算和專業(yè)實驗驗證能力等問題,使得生命科學(xué)圖譜較之其他行業(yè)的圖譜仍然規(guī)模偏小,主流規(guī)模一般在數(shù)億到數(shù)十億的關(guān)系級別。
在2021年5月舉辦的首屆中國生物計算大會上,由百度創(chuàng)始人李彥宏所創(chuàng)立的生物計算平臺公司百圖生科發(fā)起設(shè)立了“免疫圖譜卓越計劃”,希望基于其自身的底層AI能力、高通量生物實驗?zāi)芰?與國內(nèi)外的免疫研究專家、藥物開發(fā)專家、臨床專家共同開展一批免疫圖譜相關(guān)的研究項目,聯(lián)合打造國際領(lǐng)先的“免疫圖譜”。據(jù)介紹,這一計劃在過去一年中已與包括北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院季加孚院長、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院劉芝華副院長等在內(nèi)的多個團隊發(fā)起了20余個聯(lián)合研究項目、完成了10余個關(guān)鍵技術(shù)模塊構(gòu)建,形成了上述1802億關(guān)系規(guī)模的世界最大免疫圖譜,并賦能了一批中國特色免疫相關(guān)疾病的科學(xué)研究。預(yù)計當(dāng)前聯(lián)合研究項目全部完成后,圖譜規(guī)模將超過3000億,并且通過即將推出的升級版卓越開發(fā)者計劃陸續(xù)合作上百家研發(fā)機構(gòu),圖譜規(guī)模將擴展到上萬億,成為計算免疫學(xué)研究領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施之一。
【頂級專家領(lǐng)銜,生物計算引擎助力】
免疫圖譜的背后,離不開業(yè)內(nèi)頂級專家的指導(dǎo)和幫助。百圖生科的卓越計劃,得到了20余位國內(nèi)外院士、會士、權(quán)威學(xué)者作為公司顧問的大力支持,其中,著名分子腫瘤學(xué)家、中國工程院醫(yī)藥衛(wèi)生學(xué)部副主任、 北京大學(xué)原常務(wù)副校長、醫(yī)學(xué)部原主任詹啟敏院士出任了百圖生科科學(xué)顧問委員會主席,指導(dǎo)免疫圖譜的疾病與科學(xué)策略制定;著名免疫學(xué)專家、上海免疫治療創(chuàng)新研究院院長、清華大學(xué)原醫(yī)學(xué)院院長董晨院士出任了百圖生科免疫專家委員會主席,指導(dǎo)免疫機理和先進(jìn)免疫技術(shù)的創(chuàng)新研究;世界生物信息學(xué)權(quán)威、哈佛大學(xué)計算生物學(xué)中心的創(chuàng)始主任、R語言發(fā)明人RobertGentleman教授出任了百圖生科計算生物學(xué)領(lǐng)域的首席顧問,為多組學(xué)數(shù)據(jù)挖掘提供前瞻性的指導(dǎo);上海市免疫學(xué)研究所所長蘇冰教授、清華大學(xué)免疫學(xué)研究所執(zhí)行所長胡小玉教授等多位免疫學(xué)界的著名學(xué)者,更為免疫圖譜的專業(yè)規(guī)劃帶來了強大的力量。
如此多權(quán)威專家的支持,也從一個側(cè)面反映出行業(yè)對于免疫圖譜的期待。用董晨院士的話來說: “百圖生科在做一件偉大的事業(yè),在嘗試解碼人體復(fù)雜的免疫系統(tǒng),并試圖按照這個邏輯來治病救人。這是一個前無古人的進(jìn)軍。” 免疫系統(tǒng)的復(fù)雜性,一直是制約免疫疾病機理研究、免疫靶點發(fā)現(xiàn)、免疫藥物設(shè)計的核心挑戰(zhàn),而腫瘤、自身免疫疾病等多種不同疾病在免疫機理上的相通性、多種免疫細(xì)胞的邏輯關(guān)聯(lián)性,又讓行業(yè)對融合大規(guī)模免疫圖譜、建模復(fù)雜免疫系統(tǒng)有良好的期待。正如董晨院士所說:“我們積聚了人類最強大腦和最強的運算機器、算法,我相信,我們一定會成功解碼免疫、解碼疾病、解碼人體。”
百圖生科的免疫圖譜,以自主開發(fā)的先進(jìn)生物計算引擎、從海量公開數(shù)據(jù)中提取知識作為底層基礎(chǔ)。據(jù)百圖生科副總裁、曾經(jīng)擔(dān)任百度主任架構(gòu)師的阮星華介紹,公司基于百度云底層能力所建設(shè)的大規(guī)模生物超算中心,利用搜索引擎級別的技術(shù)架構(gòu),實現(xiàn)了對行業(yè)數(shù)據(jù)的全量抓取、對論文等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的知識提取、對大規(guī)模生物信息的高速計算和降噪處理,構(gòu)建了大規(guī)模的基礎(chǔ)圖譜。在此基礎(chǔ)上,百圖生科通過自建的細(xì)胞視覺、基因編輯、蛋白質(zhì)互作篩選和讀寫等高通量實驗?zāi)芰?在濕實驗中進(jìn)行查漏補缺、歧義消除、實驗驗證,進(jìn)一步提升了對不同來源的公開數(shù)據(jù)的融合和推理效果,產(chǎn)生了大量新增的免疫調(diào)控和蛋白質(zhì)關(guān)系,為卓越計劃伙伴帶來了新的技術(shù)能力。
【一流合作者云集,廣泛覆蓋中國高發(fā)免疫相關(guān)疾病】
據(jù)了解,“卓越計劃”自發(fā)布以來,受到業(yè)界的廣泛關(guān)注,吸引了來自國內(nèi)外一流科研院所的上百個項目團隊申報。截止目前,百圖生科已與北京大學(xué)、清華大學(xué)、西湖大學(xué)、北京協(xié)和醫(yī)院、北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院,中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院、北京大學(xué)人民醫(yī)院、北京大學(xué)第三醫(yī)院等多家機構(gòu)達(dá)成了20余個合作項目。
北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院是國內(nèi)腫瘤科研和診治的重鎮(zhèn),在多種中國常見腫瘤診治方面居國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平,作為組長單位參與了胃癌診療規(guī)范的制訂。在談及與百圖生科合作開展的胃癌免疫耐藥研究項目時,北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院院長、國際胃癌學(xué)會(IGCA)主席季加孚教授表示,在“健康中國2030規(guī)劃”中,國家設(shè)定了到2022年和2030年,總體癌癥5年生存率分別不低于 43.3%和46.6%的行動目標(biāo)。胃癌作為國人高發(fā)的癌腫之一,尋找更加有效的治療藥物對于提升病人生存質(zhì)量,延長存活時間都至關(guān)重要,“卓越計劃”這樣的落地形式非常好,集學(xué)界行業(yè)之力,沉淀免疫圖譜,助力當(dāng)下和未來的藥物研發(fā)。
中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院是亞洲地區(qū)最大的腫瘤防治研究中心,設(shè)有分子腫瘤學(xué)國家重點實驗室等權(quán)威研究機構(gòu)。與百圖生科合作進(jìn)行的食管鱗癌免疫研究項目,是在醫(yī)院優(yōu)勢積累全球最大規(guī)模的食管癌圖譜上的進(jìn)一步研究。據(jù)醫(yī)院副院長、國家重點實驗室主任劉芝華教授介紹,目前食管鱗癌的治療方法非常有限,免疫治療是近20年來食管癌領(lǐng)域最為重要的突破,已成為食管癌一線治療中不可或缺的選擇。充分考慮亞洲食管鱗癌患者的特點差異和既往治療的傾向性,百圖生科致力于為國人定制更加貼合本土臨床實踐的“中國方案”,可以更有效地提升藥物反應(yīng)率和延長存活時間,通過這樣的臨床研究,可以更好地指導(dǎo)我國食管癌的臨床實踐,同時為開發(fā)具有全新免疫調(diào)控機制的創(chuàng)新藥物奠定基礎(chǔ)。
據(jù)百圖生科副總裁、曾在《Nature》上發(fā)表5篇論文和參與數(shù)十個藥物臨床研究項目的靶點發(fā)現(xiàn)專家蔣昭實博士介紹,卓越計劃合作項目的選擇考慮了對各類免疫相關(guān)疾病的廣泛覆蓋,以打破疾病表型的分野,在人體免疫系統(tǒng)的尺度上建立系統(tǒng)認(rèn)知,為改善當(dāng)前免疫療法的總體反應(yīng)率不高、副作用大等問題帶來突破。同時,將更多資源傾斜到中國特色、高發(fā)、疑難病種,第一批項目中包括胃癌、肝癌、食管癌等中國特異高發(fā)消化道腫瘤的免疫機理研究,肺癌、胰腺癌、宮頸癌等中國高發(fā)腫瘤的新一代免疫靶點探索,也覆蓋了類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、潰瘍性結(jié)腸炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、多發(fā)性硬化癥等一批中國發(fā)病比例最高的自身免疫性疾病,和與免疫高度相關(guān)的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)等纖維化疾病。
【加速成果產(chǎn)出與轉(zhuǎn)化,為等待中的患者跑出新的加速度】
雖然免疫圖譜的構(gòu)建是個長期過程,很多合作項目也仍然處在研究階段,但據(jù)百圖生科的部分合作研究者介紹,一些項目已經(jīng)取得了一些喜人的早期發(fā)現(xiàn)進(jìn)展,證明了計算免疫研究的未來潛力。
中華醫(yī)學(xué)會風(fēng)濕病學(xué)分會副主任委員徐滬濟教授是第一位擔(dān)任國際風(fēng)濕免疫疾病權(quán)威刊物編委的中國學(xué)者,他與百圖生科合作的項目致力于對一些特色自身免疫疾病進(jìn)行機理研究。自身免疫病發(fā)病率高、致殘率高、治療費用高,導(dǎo)致這三高的根本原因是多數(shù)自身免疫病的致病機理不清,因此,致病機理的剖析將為早期診斷和新的治療靶點發(fā)現(xiàn),乃至最終戰(zhàn)勝該類疾病起到關(guān)鍵性推動作用。該項目基于百圖生科的免疫圖譜和單細(xì)胞分析平臺,已經(jīng)取得了一些新的關(guān)鍵線索。
另一個正在取得進(jìn)展的項目與中國免疫學(xué)會臨床免疫分會主任委員、北京大學(xué)臨床免疫中心主任栗占國教授團隊合作進(jìn)行,該項目圍繞“類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎”展開,致力于系統(tǒng)性、多角度地回答類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎與腸道微生物的關(guān)聯(lián),這對其疾病機制的理解、診斷和免疫治療都有重要價值。百圖生科的免疫圖譜,特別是在多組學(xué)數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)性關(guān)聯(lián)挖掘方面,都為栗占國教授團隊的研究帶來了關(guān)鍵的支持。
據(jù)悉,百圖生科將繼續(xù)支持合作伙伴推進(jìn)現(xiàn)有項目的研發(fā),并即將推出升級版的免疫圖譜“卓越開發(fā)者計劃”,面向更多領(lǐng)域的免疫研究者——包括前沿生物技術(shù)專家、藥物開發(fā)專家和臨床專業(yè)團隊,提供百圖生科生物計算引擎的更多能力——包括免疫圖譜分析平臺、單細(xì)胞分析平臺、組織特異性靶點研究平臺和免疫功能靶點研究平臺等能力,全力助推免疫疾病靶點的挖掘、驗證、分析工作,并后續(xù)提供百圖生科生物計算引擎的大分子藥物設(shè)計平臺,為所發(fā)現(xiàn)靶點的快速藥物設(shè)計賦能。據(jù)介紹,百圖生科還將與合作伙伴共同推進(jìn)后續(xù)藥物的商業(yè)化開發(fā),從而使更多針對免疫疾病的早期發(fā)現(xiàn)加速轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H可用的藥物,為等待中的患者跑出加速度,為未被滿足的臨床需求提供新的治療方案。
