中国粉体网讯 人工智能(AI)技术在药物研发领域的应用已成为一种创新趋势,可显著优化传统的药物研发流程。传统的药物研发过程往往耗时漫长、资源消耗巨大,且成功率相对较低。引入人工智能技术,药物研发的时间被大幅缩减,研发效率得到显著提升,同时研发成本也得到有效控制。随着人工智能在社会诸多领域的蓬勃发展,中医药的传承与创新迎来了新的机遇与挑战。
人工智能
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。AI可以通过模仿人脑智能活动,从大量医学知识中提取关键实用的信息,构建复杂的信息处理模型用于预测研发方向,已广泛应用于药物靶点发现、生物标志物研究、活性化合物筛选等诸多环节。在药物研发领域中,AI不仅可应用于生物药(如抗体药物),也可应用于小分子化学药物,还可应用于中药,如中药饮片识别、古方挖掘、中药研发、中药生产制造、中药临床质控等。
2018年4月由国务院办公厅发布的《关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》,将人工智能开始引入中医药领域,此后,更多支持AI与中医药结合的政策文件相继出台,与之相关的科技项目规划陆续投入实施。基于数据挖掘的AI技术,为中医药思维创新提供了新的方法,加速了中医药与现代技术的融合,为中医药的科学化提供了有力的数据支撑,开辟了中医药现代化研究的新模式。
中医药发展面临的问题
党的二十大报告明确提出中药研究需“传承精华,守正创新”,同时大力推进中药现代化和产业化,这就要求中药产业必须实现高质量发展。然而在中药现代化和国际化研究过程中会产生诸多不确定性问题,如中药饮片掺假手段层出不穷,经验鉴别存在人为差异;中药古方数量繁多,配伍规律较难掌握;研发产业链长,致使新药研发具有相当难度和挑战性。另外,还存在中药生产设备落后,生产效率低,中药临床质控过程人工模式成本高、耗时长等诸多问题。
人工智能在中药研究中的应用
(1)中药饮片外观识别
传统的中药材鉴别方法耗时耗力,主要依靠经验鉴别,多以个人感官、感受为主,导致市面上中药饮片掺假、以次充好的现象频频出现。目前图像处理、计算机数据挖掘等技术被逐步运用于中药饮片鉴定中。
基于人工智能深度学习技术在中药饮片图像处理的应用,是将“辨状论质”传统鉴定方法与AI技术的有机整合,促进了中药饮片鉴定的信息化和系统化。与传统的鉴定手段相比,人工智能技术能够更好地提取中药材饮片特征,再结合卷积神经网络等机器学习算法和计算机模型能够有效地识别和分类中药饮片,有效解决了因人为鉴别而产生的主观问题,为中药鉴定提供了新方法。
(2)中药古方挖掘
千百年来,许多中药古方一直沿用至今。中药理论讲究“君臣佐使”,其协同配伍关系对古方疗效的影响很大,因此,研究药物组合规律具有重要意义。数据挖掘技术是数据库领域以及AI领域研究的热点,其应用是基于算法,从大量数据中搜寻出隐藏信息,若将数据挖掘技术应用于中药古方药物组合规律,能大大提高其临床治疗效果。
(3)中药研发
中药的复杂性、多样性、研发周期长等问题,导致新药研发具有较大的风险和难度。近年来,计算机和人工智能辅助虚拟筛选技术在中医药开发中的应用日益频繁,在多个中药数据库中筛选分子后通过分子过滤器,经过多种虚拟筛选方法对选定分子进行对接,再经过结构修饰及ADMET预测进行体内外试验后,可直接用于治疗疾病。AI技术为中药研发注入了新活力,极大地推进了中药研发进程,AI有望在中药研发领域中得到更广泛的应用,覆盖到中药设计与发现的各个环节,AI的赋能能够更大程度地降低药物研发的周期和成本,更好地助力国内中药创新研发。
虚拟筛选路径
(4)中药生产制造
AI在中药生产过程中的应用具有重要的实践意义,围绕中药安全事故发生的根本原因,利用AI的机器学习、专家系统、模式识别、智能代理、智能决策、智能检索等技术,应用到中药生产的各个环节。通过智能检索技术快速地分析使用者所提供的自然语言,并且对于所需信息形成检索策略进行广泛采集;通过AI技术使信息平台逐渐由封闭走向开放,打破信息流通不畅的格局,促使中药生产模式的转型升级,其信息监管平台的构建,可在研究过程中增强信息透明度,贯通于整个中药生产链。例如,可应用信息收集装置检测中药生产各个关键过程,并将检测到的信息按一定规律转化为电信号或其他形式的信息进行输出,从而满足生产信息的传输、处理、显示、存储、记录、控制等要求。
(5)中药临床质控
临床研究是国内中药企业越来越重要的工作,但现阶段临床试验质量管理系统很难实现临床试验质控核查同质化。随着近几年医疗行业大数据及其安全技术的成熟和AI技术的蓬勃发展,推动了临床研究领域信息化。例如,开展远程监查,监查员可通过远程监查系统查阅临床试验数据,从而降低成本、提升监查效率;利用数据挖掘技术开发自动预警药物不良事件模型,实现了半自动化不良事件的监控,降低了人力成本及不良事件漏报率。
小结:
在AI技术的助力下,中药研究正迎来前所未有的发展机遇。在饮片识别、古方挖掘、中药研发、中药生产、临床质控等阶段应用人工智能技术可大大提高工作效率,缩短工作时间,节约资源,并减少中药研发过程中的资金投入。随着技术的不断进步和应用场景的拓展,AI中药必将进入新时代。
参考来源:
1、楚博文.人工智能在中医药领域应用前景探析
2、杨青,黄壮壮等.人工智能在中药研究中的应用进展
3、孟晓媛,张艳等.人工智能在中医药领域的应用与发展
4、杨柳,周诗婕等.人工智能在中医药领域的应用进展
(中国粉体网编辑整理/青黎)
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