Déterminé À Construire Une Machine De Turing En Chimie ! La Société Pharmaceutique D'ia Chemify Développe Le Premier Compilateur Chimique Au Monde Et Entre Sur Le Marché Américain
Dans la recherche scientifique, nous devons souvent lire beaucoup de littérature et essayer de reproduire les résultats de recherche de nos prédécesseurs, mais dans la plupart des cas, « retracer le chemin de nos prédécesseurs » n'est pas facile.
En 2012, les chercheurs d'Amgen, l'une des plus grandes sociétés de biotechnologie au monde, ont vérifié 53 articles « marquants » dans des domaines connexes, espérant utiliser ces études comme base pour le développement de médicaments. Les résultats ont été choquants, avec seulement 6 articles ayant passé la vérification, ce qui a suscité une large controverse au sein du public. Ces résultats importants qui n’ont pas passé la vérification ont non seulement été largement cités, mais ont également donné naissance à une grande quantité de « littérature secondaire ». La situation ci-dessus s’est réellement produite dans le domaine médical qui affecte directement la vie et la santé humaines, ce qui montre à quel point elle est terrifiante.
La répétabilité et la vérifiabilité des résultats de recherche sont des exigences fondamentales de la recherche scientifique.Cependant, des facteurs subtils tels que les différences dans l’équipement expérimental, la qualité des réactifs, les changements dans les conditions expérimentales et les erreurs de lecture peuvent affecter les résultats expérimentaux finaux. La reproductibilité a toujours été un défi majeur auquel est confronté le domaine de la recherche scientifique.
Leroy Cronin, fondateur de Chemify et professeur de chimie à l'Université de Glasgow, estime que si nous pouvons disposer d'un ensemble de méthodes standard pour fabriquer des molécules médicamenteuses, nous pouvons générer un grand nombre de résultats réalisables sur cette base. Sa suggestion est de promouvoir la numérisation de la chimie.Il s’agit d’intégrer l’informatique chimique, l’intelligence artificielle, la robotique, l’automatisation, etc. dans la recherche chimique, et de synthétiser des molécules avec du matériel standardisé ou des méthodes standardisées.
En termes simples, il s’agit d’utiliser l’IA pour explorer le vaste espace chimique, accéder et créer des milliards de combinaisons possibles d’éléments naturels. Les informations chimiques des molécules candidates sont converties en codes que le robot peut comprendre, ce qui lui permet d'effectuer des opérations telles que l'ajout de réactifs, le traitement post-réactionnel, la séparation des produits et la purification. Une fois la découverte effectuée, les coordonnées de la nouvelle molécule peuvent être stockées sous forme de code pouvant être utilisé à plusieurs reprises, garantissant ainsi la cohérence et la reproductibilité du processus robotique. Comme le montre la figure ci-dessous,Tout au long du processus, tout ce que les humains doivent faire est de « démarrer par un clic ».
Tout ce qui précède a été réalisé chez Chemify. Chemify a été fondée en 2022 en tant que spin-off de l'Université de Glasgow en tant qu'entreprise britannique de chimie de haute technologie.Elle a développé la première « machine de Turing chimique » au monde, le premier compilateur chimique au monde, etc., et s'engage à réaliser la numérisation de la chimie à l'échelle mondiale en intégrant les dernières technologies de pointe dans la recherche et le développement moléculaires.
Grâce à ses recherches révolutionnaires, l'entreprise a été sélectionnée comme la startup de développement de médicaments la plus remarquable trois fois consécutives en moins de deux ans depuis sa création. L'Agence américaine pour les projets de recherche avancée en matière de défense, BlueYard Capital et d'autres ont exprimé leur soutien. En outre, Chemify a reçu un financement de 43 millions de dollars mené par Triatomic Capital, et en octobre de cette année, la Fondation Bill & Melinda Gates a également réalisé des investissements supplémentaires.
Site officiel de Chemify :
« Il y a beaucoup de gens qui travaillent sur la découverte de médicaments par IA, et il y a beaucoup de gens qui travaillent sur la chimie, mais Chemify possède le premier ordinateur chimique capable de convertir des molécules en code et du code en molécules, et de fabriquer des molécules en un clic », a déclaré Cronin.
Vous voulez construire la propre machine de Turing de la chimie
Intégrer les technologies de pointe à la recherche chimique était le rêve de Cronin depuis son enfance : « À 8 ans, je voulais démonter certaines pièces de la machine à laver et de la télévision pour les remonter dans un nouvel ordinateur. Pour éviter de tout saccager, mon père m'a acheté du matériel d'expérimentation chimique. J'ai donc commencé à essayer de combiner ce matériel avec les composants électroniques récupérés. »
Après avoir obtenu son doctorat en chimie à l’Université York, Cronin a continué à travailler dans le domaine de la chimie, découvrant que l’espace chimique est même « plus grand que l’espace extra-atmosphérique », mais la plupart des chimistes passent leur temps à effectuer des travaux fondamentaux connus. Par exemple, la synthèse manuelle de molécules connues est non seulement longue et exigeante en main-d’œuvre, mais présente également des risques de sécurité (tels que la toxicité ou l’explosion). Si nous pouvons trouver un moyen de synthétiser automatiquement des molécules cibles en fonction de nos besoins, les chimistes seront libérés des tâches quotidiennes et pourront faire des recherches plus créatives.
Construire une famille de robots modulaires capables à la fois de comprendre et d’effectuer des manipulations chimiques pourrait permettre d’atteindre cet objectif.Cependant, il y a plus de dix ans, il était impossible de construire un robot chimique universel capable de fabriquer n’importe quelle molécule, car les réactions chimiques sont extrêmement complexes et imprévisibles, et les instructions utilisées pour fabriquer les molécules sont souvent vagues ou incomplètes, et il est impossible de les reproduire plusieurs fois.
Cronin estime que ces problèmes peuvent être résolus. « D’autres ont montré qu’une machine de Turing universelle peut théoriquement effectuer tous les calculs imaginables.Alors pourquoi ne pas construire une machine chimique universelle de Turing pour effectuer des calculs chimiques (chemputation), obtenant ainsi des codes chimiques et des réactifs d'entrée, et ordonnant aux robots de fabriquer de vraies molécules.
Turing, le père de l'informatique et de l'intelligence artificielle, a proposé le concept d'une machine de Turing universelle en 1936. Cette machine idéalisée est équipée d'une mémoire infinie (une bande de papier infinie) et d'un scanner qui se déplace d'avant en arrière le long de la bande de papier, lit le contenu imprimé sur la bande et imprime davantage de contenu. Avant de commencer le calcul, le programme de la machine et les données nécessaires au calcul sont imprimés sur une bande de papier. En sélectionnant différents programmes stockés sur la bande papier, l'opérateur peut laisser la machine effectuer une variété de tâches, telles que des calculs mathématiques, du traitement de texte et des échecs.
Selon Cronin, la communauté des chimistes pourrait également disposer de sa propre machine de Turing.Il pense que cette machine chimique de Turing peut directement conduire des robots à fabriquer de vraies molécules grâce à des instructions standardisées, abaissant considérablement le seuil des expériences chimiques et rendant la synthèse de molécules complexes plus efficace et plus populaire.
Développer le premier compilateur chimique au monde pour permettre la découverte automatisée de médicaments
Inspiré par la machine universelle de Turing, Cronin a formé une équipe de recherche de 65 personnes alors qu'il était à l'Université de Glasgow. L'équipe disposait d'un budget annuel de près de 5 millions de dollars, et environ la moitié des ressources étaient investies dans le développement de la « machine chimique de Turing ».
Dans sa vision, le système devrait être composé des éléments suivants : des bouteilles de réactifs, des ballons à fond rond, des composants de filtration et de séparation liquide-liquide, des équipements physiques tels que des évaporateurs rotatifs, des tubes, des vannes et des pompes pour déplacer les produits chimiques, ainsi que des logiciels associés.
« Vers 2013, j'ai assisté par hasard à une conférence universitaire sur l'architecture des matériaux inorganiques et j'ai découvert que quelqu'un avait utilisé une imprimante 3D pour imprimer des balles de ping-pong. Je les ai pris pour des génies, car ils m'ont inspiré à utiliser une imprimante 3D pour imprimer des tubes à essai, des flacons, etc. Les jours suivants, j'ai également invité des ingénieurs concepteurs à concevoir des équipements connexes, tels que des pompes et des vannes », a déclaré Cronin lors d'une interview.
En termes de logiciel, l'équipe Cronin a développé le premier compilateur chimique au monde, Chempiler, en utilisant XDL comme langage de programmation spécifique.Comme nos compilateurs couramment utilisés, Chempiler peut également convertir le langage d'origine en un autre langage que la machine peut comprendre, c'est-à-dire convertir le langage chimique en instructions de code.
Langage de programmation chimique XDL :
Plus précisément, Chempiler peut compiler automatiquement les étapes expérimentales, l'équipement, les matériaux, etc. des laboratoires de chimie, ainsi que compiler les informations chimiques pertinentes à partir d'articles de recherche et marquer les parties ambiguës des articles. Après avoir résolu toutes les ambiguïtés,Chempiler convertit ces informations chimiques en code, ordonnant au robot d'effectuer des opérations précises.Dans ce processus, la technologie de l’IA est utilisée pour aider à sélectionner les meilleures molécules cibles, optimiser les rendements et améliorer l’efficacité, formant ainsi un cycle de conception-fabrication-test-analyse entièrement automatisé.
La plateforme d’automatisation de Chemify est probablement la plus simple à utiliser et à accéder. Il s'appuie sur les outils traditionnels que les chimistes utilisent depuis des siècles, tels que les béchers et les tubes à essai, et suit une approche par lots, étape par étape, pour mener des expériences. Cronin espère que le système sera largement compatible, ce qui signifie qu'il pourra être utilisé avec n'importe quel robot de chimie.
Il convient de mentionner que dans les laboratoires chimiques traditionnels, de nombreux résultats expérimentaux sont souvent difficiles à reproduire, mais dans le laboratoire de Chemify, la situation est tout à fait différente. Les ordinateurs chimiques ici peuvent effectuer chaque étape avec précision, et ce processus standardisé rend l'ensemble du processus expérimental extrêmement fiable.
Bien que Cronin souligne que presque n’importe quel laboratoire pourrait construire un tel système automatisé pour moins de 10 000 $, de nombreux chimistes restent réservés. Afin de prouver la valeur et le potentiel de ce système,L’équipe de Cronin a utilisé avec succès cette plateforme pour synthétiser plusieurs médicaments importants, notamment le chlorhydrate de diphenhydramine, le rufinamide et le sildénafil.
Article original :
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aav2211
Chemify est sur le point d'entrer sur le marché américain
Actuellement, l'équipe dispose de 25 systèmes robotiques différents qui peuvent fonctionner dans les domaines de la synthèse de médicaments organiques, de la découverte de matériaux énergétiques, de la découverte de nanomatériaux, de la découverte de formulations, etc., ce qui a suscité l'intérêt et la coopération de nombreuses entreprises.
En octobre de cette année, la Fondation Bill & Melinda Gates s’est associée à elle pour développer de nouveaux médicaments pour le traitement de la tuberculose et du paludisme.
À cet égard, Cronin a déclaré : « La tuberculose et le paludisme affectent des millions de vies chaque année. Grâce au soutien financier de la Fondation Bill & Melinda Gates, nous pouvons utiliser la technologie de la chimie numérique pour accélérer la découverte de nouvelles thérapies à base de petites molécules. »
D’autres entreprises voient également le potentiel des médicaments personnalisés de Chemify. En janvier de cette année,Chemify travaille également avec Prepaire™ Labs pour développer des analgésiques opioïdes non addictifs, des traitements contre la dépendance aux opioïdes,En réponse à l’appel de la FDA américaine, nous visons à combler le vide dans le traitement de la toxicomanie.
Prepaire est une société de technologie médicale axée sur la découverte de médicaments qui intègre l'apprentissage profond et la biologie pour développer des modèles prédictifs basés sur la génétique et les données cliniques. Les deux parties prévoient de combiner la technologie de calcul chimique de Chemify et la plateforme de développement de médicaments de Prepaire pour faire progresser conjointement le développement d'analgésiques plus sûrs et non addictifs. Le Dr Vicent Ribas, cofondateur de Prepaire, a déclaré : « Collaborer avec Chemify nous permettra d'intégrer notre plateforme à ses méthodes d'exploration spatiale chimique pour obtenir de nouveaux composés. J'espère étendre cette méthode au développement de médicaments autres que les analgésiques à l'avenir. »
Site officiel de Prepaire :
De plus, en 2023,Chemify a également travaillé avec Dewpoint Therapeutics pour développer des médicaments liés à l'oncologie et aux maladies neurodégénératives.Les deux parties utilisent la technologie d'IA et la plateforme d'automatisation de Chemify pour concevoir, découvrir et synthétiser des molécules complexes à la demande via un « langage de programmation chimique ». Le PDG de Dewpoint, Ameet Nathwani, est plein d'attentes : « Chemify nous offre une toute nouvelle voie pour faire progresser la chimie que nous optimisons. »
Chemify continue également de déployer des efforts pour étendre davantage son marché international. Cette année, l’entreprise a invité le Dr Kevin McGowan à rejoindre l’équipe en tant que directeur commercial. Cet expert senior du secteur est titulaire d'un doctorat. en chimie de l'Université de Floride, un MBA de l'Université Duke et un baccalauréat en sciences en chimie de l'Université Duke. Il a occupé les postes de vice-président de la croissance biopharmaceutique et de vice-président principal des affaires commerciales dans plusieurs sociétés, notamment Blink Health et Evozyne. Cronin croit queL'arrivée de Kevin accélérera l'implantation de l'entreprise sur le marché américain et favorisera le développement futur de l'entreprise.
L’intégration profonde de l’IA et des soins médicaux sera la tendance générale
L'un des doctorants de Cronin a un jour déclaré avec enthousiasme : « Nous pouvons réaliser des milliers d'expériences chaque jour parce que la machine exécute toujours toutes les étapes. » Tout cela grâce à la technologie de base de Chemify, une plateforme qui combine parfaitement la chimie avec la technologie de pointe (ordinateurs, IA, robots, etc.).
En fait, dès les années 1990, les sociétés pharmaceutiques ont essayé de concevoir des systèmes capables de réaliser plusieurs expériences en parallèle, mais en raison des limites des algorithmes et de la qualité des données à l'époque, cela aboutissait souvent à des résultats « garbage in, garbage out ». Aujourd'hui,Avec le développement rapide de l’intelligence artificielle, combiné à l’équipement robotique automatisé unique de Chemify, la façon dont les médicaments et les matériaux sont découverts est en train de changer complètement.
Demis Hassabis, cofondateur et PDG de Google DeepMind, a déclaré un jour avec enthousiasme : « La première chose que l'intelligence artificielle fera pour l'humanité sera de guérir des centaines de maladies. »
Par rapport au cerveau humain, l’IA a l’avantage naturel d’être « plus rapide et plus précise » et peut accomplir efficacement des tâches complexes et ardues, montrant un grand potentiel d’application dans le domaine de la recherche et du développement de médicaments. En mai de cette année, le Boston Consulting Group a analysé les pipelines cliniques de plus de 100 sociétés pharmaceutiques d'IA et a constaté que le taux de réussite des molécules médicamenteuses découvertes par l'IA a doublé, atteignant jusqu'à 80%-90% dans les essais cliniques de phase I. On peut prévoir que l’IA va progressivement briser le goulot d’étranglement de la recherche et du développement de médicaments.
Les données publiques montrent qu'à la fin de 2023, plus de 800 entreprises dans le monde étaient impliquées dans le domaine des produits pharmaceutiques basés sur l'IA, y compris des géants du Fortune 500 tels qu'AstraZeneca et Johnson & Johnson. Qu’il s’agisse de coopération stratégique ou d’investissement en actions, l’IA est devenue le moteur principal du développement industriel.À l’avenir, l’intégration profonde de l’IA et des soins médicaux sera la tendance générale.Cela entraînera sûrement une mise à niveau intelligente de l’ensemble du secteur médical. L’importance de ce changement ne réside pas seulement dans le progrès technologique, mais aussi dans la belle vision d’une amélioration de la santé humaine.
Références :
https://wallstreetcn.com/articles/3714784
https://stcn.com/article/detail/1248297.html
https://bigthink.com/the-well/life-chemistry-aliens/
https://www.youtube.com/watch?v=ZecQ64l-gKM
https://news.qq.com/rain/a/20221215A01QZA00
https://www.chem.gla.ac.uk/cronin/news/digitalization-of-chemistry/
https://cx.wanfangdata.com.cn/cnris/zk_huangxiaoru/20211104/640939288627773440.html
https://www.discovermagazine.com/te