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人工智能如何推动疫苗开发实现更高速度和精确度

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人工智能如何推动疫苗开发实现更高速度和精确度 hero image

尽管近几十年来医学科学取得了巨大进步,但我们对人体的了解仍有许多未知之处。因此,生命科学行业的使命是不断探索新的前沿,以扩展我们对生命的集体认知。应对传染病只是其中的一个方面,但它在改善全球健康和延长预期寿命方面具有极其重要的意义。

急性疾病与慢性疾病的典型区别在于紧迫感。当发现一种新的疾病菌株时,其病毒性质加上现代社会的互联性,会迅速导致需要处理的病例数量呈指数增长。这给政府和医疗基础设施带来了巨大的压力,因为必须采取行动限制传播并实施处理,以便恢复正常的社会和经济生活。

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生命科学组织在这方面发挥着至关重要的作用,通过使用人工智能 (AI) 和其他先进的分析技术,可以帮助迅速加速此类处理方法的开发和推广进程。

疫苗开发涉及哪些方面?

传染病带来的紧迫感本身就能加快疫苗的研发进程。迫切行动的需求将从研究人员和临床医生到监管机构和制造商的各类机构团结起来,激励他们尽快为医疗专业人员提供有效的处理方法。

即使这些团队不知疲倦地工作并专注于目标,端到端流程仍可能需要数年时间。处理方法上市前需要经历多个阶段,包括:

  • 探索阶段;筛选数千种潜在化合物,确定疫苗候选物,并研究免疫反应
  • 临床前阶段;实验分析,确定相关抗原,形成疫苗概念和设计
  • 临床开发;在不同特征的测试组中试验疫苗
  • 监管审查和批准;验证疫苗安全性和符合健康法规
  • 制造和质量控制;开发药物,为大规模分发做准备

每个步骤都至关重要,确保生产的疫苗有效且安全,任何副作用都得到妥善了解,并且可以持续大规模生产,直到疾病威胁被充分降低。

从历史上看,这些阶段的复杂性、监管和成本都会减缓对新兴健康问题的响应。现在,由于人工智能相关技术的进步,我们有机会迅速加速将处理方法部署到现场的过程。

人工智能如何协助这一过程?

虽然我们无法指望在疫苗开发等复杂领域一夜之间取得成功,但我们可以采取行动消除一些可能阻碍进展的限制和瓶颈。自动化数据分析的进步和改善发现阶段每个步骤的可视化可以解决部分低效率问题,帮助加快疫苗开发过程并简化运营以扩大生产规模。

以下是人工智能在每个阶段可以发挥的一些作用:

探索性/临床前

药物发现的初始阶段通常涉及一个筛选过程,根据先前的研究和处理方法来缩小疫苗候选范围。研究人员可以使用 AI 处理庞大的数字数据库(例如,分析数千种药物化合物的特性),其准确性远高于手动处理,从而得出潜在的处理候选药物。AI 还可以在这些阶段用于基于复杂人类数据的 DNA 测序,使临床医生能够进行基因匹配和免疫反应测试。

临床开发和试验

一旦确定了合适的化合物,过程就会转向现场测试。不同的患者对处理方法的反应会因年龄和既往病史等因素而异。因此,测试需要足够全面,以涵盖患者可能对处理方法反应不佳的边缘情况。

通过训练深度学习算法,研究人员可以在将候选疫苗实际施用到测试患者之前,以前所未有的规模进行这些测试。这些算法可用于识别和采样抗体,以更快的速度和更低的成本对抗传染病。然后,可以使用高级分析和数据可视化来分析人体对潜在疫苗的反应,从而帮助快速测试,实现更复杂的分析和更低的错误率。

制造和质量控制

在疫苗产品获得监管批准后,种族便开始在庞大的医院和诊所网络中开发和分发药物。这对制造商的运营有着重要的影响,需要他们在产能、产品质量和理想包装解决方案等方面迅速做出决策能力。

通过结合人工智能和基于传感器的技术,制造商可以利用细粒度数据来带来更高的供应链效率。这有助于避免生产过程中的供需错配,并尽可能降低产品在分销过程中变质的风险。

在需要时更快地进行处理

病毒爆发会给公共卫生管理领域的相关人员带来意想不到的挑战,这些人员包括政策制定者、卫生当局、临床医生和制造商。前者可以迅速采取行动,检测感染情况,并对已确定的感染群采取遏制措施,而后者则常常面临着以更快的速度提供处理方法的压力。能够在疫苗开发中找到新的效率,可以在处理已确定的病例、缓解医疗基础设施的压力以及提高康复率方面产生显著的影响。

AI 能力使得参与开发的人员能够在压力下更快地采取行动。深度学习和高级数据可视化等技术使研究人员能够依靠现有研究成果来应对发现适合新病毒的处理方法所涉及的复杂性。AI 的效用延伸到了生产和分销领域,在这里,制造商在快速将这些药物投入现场并应对极度不确定的条件方面发挥着强大的作用。

如需了解更多关于人工智能在制药制造中的作用,请随时联系我们,并访问我们网站上的生命科学页面。

发布时间 2020年4月24日

主题: Life Sciences

Billy Sisk
Billy Sisk
Life Sciences Industry Manager EMEA, Rockwell Automation
Billy has worked extensively both in automation and IT and is responsible for Rockwell Automation’s life science market strategy across EMEA. Through his high performing team, Billy helps pharmaceutical manufacturers bring innovative treatments to patients faster, while improving quality, yield and product security.
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