迅速锁定最优药物组合，国大创新平台助力抗疫

新加坡国立大学

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　　瑞德西韦是一种应用广泛的抗病毒药物，最近被美国食品和药物管理局批准用作新冠的治疗。研究团队发现，瑞德西韦与利托那韦和洛匹那韦的组合治疗效果比单独使用瑞德西韦高6.5倍。

　　利托那韦和洛匹那韦是治疗艾滋病的药物，但根据新国大团队的研究结果以及在中国、欧洲和美国的临床试验，只靠这两种药物对新冠病毒没有效果。

　　该研究团队还发现，在2020年4月的实验中被认为有望成为治疗选择的羟氯喹和阿奇霉素事实上对治疗新冠肺炎也效果不佳。

　　新加坡国立大学N.1个性化医疗研究所(N.1 Institute for Health)和新国大数字医疗研究所(WisDM)所长何鼎教授联合领导这一研究项目，他们利用“IDentif.AI”(AI优化传染病联合疗法)平台，对12种候选药物(代表530,000多种可能的组合方式)进行了研究。仅花费了两周时间就得出最佳的药物组合结果，大大减少了通常情况下高达数十万次的检测次数。

　　这项研究由新加坡国立大学(包括新加坡国立大学下属癌症科学研究所和新加坡国立大学药理学系的研究人员)、Osmosis平台和上海交通大学的研究人员合作完成。研究结果于2020年11月10日发表于《生物工程与转化医学》(Bioengineering and Translational Medicine)上。

　　AI助力 效率倍增

　　这项研究利用来自患者的SARS-CoV-2活病毒来测试12种药物组合。其中包括：瑞德西韦、法匹拉韦、洛匹那韦、利托那韦(利托那韦和洛匹那韦共同用于治疗艾滋病)、奥司他韦、羟氯喹、氯喹、阿奇霉素、氯沙坦、替考拉宁、利巴韦林和地塞米松。目前很多针对新冠治疗的临床试验中也用到了这些药物。

　　传统的药物筛选中，像这样的12种药物组合(每种药物研究10种不同的剂量)，意味着数万亿种可能的组合。在IDentif.AI的协助下，研究团队只需要测试三种不同的剂量水平就能够确定每种药物测量结果，但仍有531,000种可能的组合参数。不过，这一方法将所需的实验数量减少了三个数量级，并可在两周内完成全部研究。

　　新加坡国立大学工程学院生物医学工程系主任何鼎教授说：“ IDentif.AI与传统AI的不同之处在于，它没有使用预存数据或计算机模拟来训练算法及预测药物组合。”

　　用于研究的候选药物种类不仅繁多，而且还需要评估不同剂量药物的各种组合，优化药物开发所需的大部分数据完全无法获得。何鼎教授补充说：“IDentif.AI的独特之处在于，它能够通过精心设计的实验来获得所需的数据，从而得出可行的优化方案排名表。”

　　尽管我们不断探索AI在治疗领域的应用，但当前的努力主要是针对药物发现及再利用层面。然而仅靠再利用的药物往往效果不佳。

　　“疫情的突然爆发导致我们没有足够的时间来开发新药。与此同时，针对急性传染病的药物再利用极具挑战性，因为真正的优化结果通常需要通过有效的药物组合疗法来实现。

　　随着时间的流逝，越来越多的人被感染，并且人数迅速增加将导致医疗系统和经济不堪重负。”何鼎教授团队的高级研究员安博娅博士解释道。她是该论文的共同第一作者。

　　IDentif.AI平台通过查询海量的药物组合参数为患者确定最佳药物组合，彻底解决了这一问题。而且这一过程可以迅速完成。“检测工作可在两周内完成，具体视检测方法和病毒病原体而定。将来，IDentif.AI还可为其他研究提供帮助，避免不良药物组合。”安博娅博士补充道。

　　研究成果

　　特定剂量的瑞德西韦、洛匹那韦和利托那韦是排名最高的药物组合，几乎可完全抑制感染。若单独使用，瑞德西韦比其它药物更有效，但最佳组合可将抑制率提高6.5倍。

　　IDentif.AI能够充分调控瑞德西韦、洛匹那韦和利托那韦之间无法预料的相互作用，显著提高功效。因此，若单一药物疗效不佳时，可以利用IDentif.AI平台进行药物组合，从而探索意想不到的疗效，优化治疗效果。

　　此外，研究还发现羟氯喹加阿奇霉素这一受到广泛研究的组合实际效果不佳。以前大多数研究表明这是一种体外抗击新冠的有效药物组合。但是这些研究中都使用了大剂量药物，会对患者产生毒副作用。最近的临床结果表明，与标准治疗方法相比这种联合治疗的患者死亡率更高。

　　未来发展

　　这项研究充分展现了IDentif.AI的作用：迅速确定治疗传染病的最佳药物组合。

　　为了更深入认识该项研究探索出的一系列药物组合，研究团队开发了IDentif.AI Online网站，可供用户在线尝试不同的药物组合并研究其相应的功效和安全性数据。随着IDentif.AI对其它疗法和病毒毒株数据的研究的发展，该网站也将同步持续更新。

　　新国大团队还准备将IDentif.AI平台扩展到本地正在使用的疗法，以开发可以快速应用、轻松管理的新型组合疗法，并且未来还可以用它来寻找针对其它传染病的最佳治疗方法。

　　何鼎教授总结道：“IDentif.AI能够帮助我们做好充足准备，在下次疫情爆发时迅速找到最佳治疗方案。”

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