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衛福部研發技術成果快訊 -- AI藥物開發平台

2025-10-08

技術名稱

AI藥物開發平台

執行團隊 /

童俊維 研究員、黃偉誠 博士、甘鴻霖 博士、王珊珊、林閏新、林意哲、李銘哲、邱鈺雯、吳旻澤

技術摘要

本團隊AI藥物開發平台結合生成式分子結構設計、多任務學習、毒性預測評估、及大分子設計演算法,提供從小分子至大分子藥物開發設計的一站式解決方案。平台已成功應用於孤兒受體藥物設計、藥物毒性預測與自動化藥物篩選流程,並獲得國際競賽驗證。AI藥物開發平台將透過全方位新藥研發加速器計畫AI藥物設計研發中心 (AMIC) 整合性服務方案提供產學研醫界全方位的新藥設計、預測篩選、客製化建模設計等藥物開發服務,協助降低新藥開發週期與成本。

技術內容

本團隊之 AI藥物開發平台,以生成式小分子藥物結構設計、多任務學習、毒性預測評估、及大分子設計演算法為核心,兼具模組化與高擴充性,根據不同疾病標的、藥理特徵或毒性終點進行客製化建模,並整合結構及生物活性等多模態資料,以提升藥物研發的效率與精準度。

一、平台核心技術

  1. 小分子藥物設計模組:應用最先進的生成式演算法,包括生成對抗網絡 (Generative Adversarial Networks, GANs)、擴散模型 (Diffusion Model) 與變換器 (Transformer) 架構,能快速生成多樣化且具創新性的分子結構,並針對特定疾病或標靶蛋白進行量身設計,提升候選藥物的多樣性與成功率。
  2. 藥物活性預測模組:結合多任務學習(Multitask Learning)與遷移式學習(Transfer Learning),可於不同任務間共享知識,顯著降低對大規模數據的依賴。該技術不僅提升小分子與大分子藥物設計的準確性與廣泛性,更適用於孤兒受體及罕見疾病領域,為缺乏充足資料的藥物開發提供突破性解決方法。
  3. 大分子藥物設計模組:應用人工智慧ProteinMPNN與RFdiffusion等演算法,搭配AlphaFold與RoseTTAFold等蛋白質結構預測工具,生成優化抗體、疫苗及蛋白質藥物結構。結合結構生物學及計算生物學動態優化大分子藥物,縮短設計週期,提升設計精度,使AI驅動的蛋白藥物研發具備產業應用價值。
  4. 毒性與藥理預測模組:透過毒性預測模型與DMPK(藥物動力學與代謝)模擬系統,對於候選分子進行早期毒性風險評估。不僅能減少對實驗動物的依賴,不只能在藥物研發初期即降低失敗風險與研發成本,並符合國際上3R原則 (Replacement、Reduction、Refinement) 之先趨。

二、技術服務與應用

人工智慧與資料庫技術應用於生物與化學分子的功能與毒性預測。

孤兒受體藥物設計:針對缺乏研究的GPCR孤兒受體藥物設計提供專屬設計服務。

藥物自動化篩選:整合虛擬篩選與分子動力學模擬,縮短設計週期,提升設計精度。

技術價值與競爭優勢:

  • 縮短研發週期、降低成本:AI生成與自動化平台加速設計驗證。
  • 高精準性與創新能力:多任務學習、遷移式學習與證據權衡模型,提升預測準確度。
  • 符合國際趨勢與倫理:人工智慧毒性預測減少動物實驗,符合全球永續與倫理規範需求。
  • 全方位整合平台:小分子設計服務、大分子設計服務、毒性與合成驗證一體化。
  • 客製化模型委託服務:依專一性藥物靶標蛋白或藥物特性彈性建立預測模型,提供完善的藥物設計解決方案委託服務。

團隊簡介

計畫主持人

國家衛生研究院 生技與藥物研究所 童俊維 研究員
E-mail: cwtung@nhri.edu.tw
電話: 037-206166 #35771

聯絡人

國家衛生研究院 生技與藥物研究所 楊珮雅
E-mail: peyyea@nhri.edu.tw
電話: 037-206166 #35705