安德鲁·沃森，Healx 人工智能和研发副总裁 – 采访系列

安德鲁·沃森是 Healx 的人工智能和研发副总裁。

Healx 是一家以患者为中心的人工智能技术公司，致力于帮助全球罕见病患者获得改善生活的治疗方法。目前已知有 7,000 种罕见病，影响着全球 4 亿人，但只有 5% 的病症有批准的治疗方法。Healx 使用人工智能（AI）从现有的化合物中识别罕见病的新治疗方法，并将其推向需要的患者。他们的创新方法可以加速罕见病治疗开发的速度、规模和成功率。

是什么最初吸引你进入机器学习领域？

我第一次接触机器学习是在埃克塞特大学的“进化算法”讲座期间。我们学习编写一个算法来设计二维玩具车，从随机的轮子和部件开始，然后评估其性能并迭代创建后续更好的版本。我被软件能够在没有人工干预的情况下执行数千次设计迭代这一事实所吸引，从那时起，我可以说我过度地尝试自动化一切！这种进化方法也是NASA用于设计其 ST5 天线 的方法，该天线与人类专家创造的任何东西都不一样。

您一直对将机器学习和人工智能技术应用于困难问题感兴趣，加入 Healx 之前您遇到的一些挑战是什么？

我有幸能够在各种背景下应用机器学习和人工智能，从破坏恐怖主义到识别和缓解计算机恶意软件，再到在戴森公司之前，将人工智能与对用户行为的深入理解相结合，创造智能机器用于家庭和其他领域。

人工智能很容易变成噱头，但我的目标始终是找到有意义的应用，无论是从大量信息中提取意义还是通过决策支持系统减少用户的认知负担。我们在 Healx 的使命是解决人工智能和人类生物学交叉点上的最终挑战之一，帮助那些最需要帮助的人：罕见病患者。

您目前在 Healx 的主要职责是什么？

我负责监督研发团队，该团队最终负责为 Healx 的临床前团队提供药物预测。我们通过了解我们正在研究的疾病的潜在生物学和可能治疗该疾病的潜在药物的作用机制来实现这一目标，所有这些都建立在我们的专有人工智能平台 Healnet 之上。

Healnet 分析来自生物医学研究、科学文献、患者见解和 Healx 的内部数据源的现有药物和疾病数据，以形成罕见病知识图。然后，我们使用最先进的人工智能和自然语言处理模型来挖掘该图以找到重新开发、组合甚至增强药物分子以治疗病症的新机会。

您能否讨论一下 Healnet 药物发现平台使用的机器学习技术，以从现有药物中识别罕见病的新治疗方法？

当然！Healx 使用一套人工智能和自然语言处理方法来识别具有最高成功概率的非明显疾病-化合物关系。

我们最常用的方法之一称为疾病-基因表达匹配（Disease-Gene Expression Matching，DGEM）。该方法将特定疾病的基因表达谱与 Healx 内部的药物数据库中的基因表达谱进行比较，该数据库包含来自公共和私人来源的数千个药物签名，涵盖各种药理学类别，包括批准和研究化合物。DGEM 然后预测哪些药物可能是有效的治疗方法，基于基因表达谱中最明显的基因表达差异。该方法的工作原理是基于这样一个前提：具有与疾病相反机制的药物可能是有效治疗的强有力候选者。我们实际上使用这种方法找到了我们现在正在 IMPACT-FXS 试验中研究的首选化合物 – 弹性 X 综合征的世界领先的学习困难原因。

另一种方法是重用指示预测与相似性矩阵（PRISM），它使用如果一种药物可以治疗特定的疾病，那么一种相似的药物可能可以治疗一种相似的疾病的原理。为了确定药物的相似性，PRISM 考虑目标蛋白、结构相似性和副作用，并且为了确定疾病的相似性，PRISM 考虑目标基因、本体结构和表型。然后，机器学习算法用于将这些相似性结合起来，预测新的治疗应用。

我们已经开发了超过 10 个单一治疗和联合治疗预测模块，以识别更多罕见病的新治疗机会，并且这些模型被训练为发现新的疾病生物学和作用机制，而不仅仅局限于单一生物目标（这是传统药物发现方法的一个问题）。

一旦药物被识别为潜在候选者，系统如何决定是否继续进行临床试验？

由于我们的人工智能算法和专有数据源，我们能够将大约 15,000 种可能的药物缩小到 100 种或更少的可能治疗方法。

一旦我们有了这个列表，它就会被传递给我们的临床前团队，由专家药理学家和药物发现专家组成，他们使用对疾病和药物的科学和医学知识来审查预测并选择最可能的药物候选者来治疗特定的疾病。我们还为临床前团队提供人工智能生成的理由来支持预测，解释为什么一个乍一看似乎不合理的化合物值得他们关注。

一旦他们将列表缩小到大约 10-20 个候选者，这些化合物就会被推进到临床前验证阶段，这涉及在临床试验阶段在人类身上测试之前，在细胞培养和模型中测试药物。这些研究将揭示化合物是否可能有效、安全以及是否有任何副作用。它们还将决定哪些药物可以组合或增强以获得更有效的治疗方法。

您能否详细介绍一下脆性 X 综合征，以及最近在发现潜在药物候选者方面的成功？

脆性 X 综合征是一种罕见的神经发育障碍，导致一系列智力和认知障碍。它影响大约每 4,000 名男性和每 8,000 名女性，但目前尚无有效或批准的治疗方法可供治疗这种病症。

Healx 的目标是改变这种情况，通过在未来几年内将至少一种新的有效联合治疗方法推向市场。

我们在这一目标上已经取得了巨大的进展，并通过我们的人工智能和组学基于药物匹配方法（包括之前提到的 DGEM）发现了多个候选者。HLX-0201 是我们最有前途的候选者，它最初被批准为非甾体抗炎药，我们已经从美国食品和药物管理局（FDA）获得了对该化合物的 2a 期临床研究的调查新药（IND）批准，HLX-0206 是使用 Healx 的专有联合预测方法确定的潜在联合伙伴。

IMPACT-FXS 研究目前正在美国多个地点进行，这非常令人兴奋，我们希望很快能够分享更多信息！

值得一提的是，在整个项目中，Healx 与 FRAXA 研究基金会（FRAXA Research Foundation）等组织密切合作，FRAXA 研究基金会是美国脆性 X 综合征研究和支持的领先组织，并获得了预临床数据和模型，这使我们能够快速推进预测到临床研究。

您如何看待人工智能在针对罕见病方面的未来？

我认为人工智能和其他前沿技术将被部署在整个药物发现和开发管道中，帮助克服传统的时间、成本和风险挑战。

我们已经看到许多公司在更广泛的药物发现领域使用人工智能来分析疾病数据、建立生物标志物、合成蛋白质、设计新药物，甚至分析真实世界的证据并运行由“数字孪生”控制组支持的临床试验。

所有这些都将极大地造福罕见病的治疗发现，因为罕见病面临着缺乏相关疾病知识或小型患者群体的障碍。自然语言处理可以通过聚合最新数据来填补理解的空白，而机器学习可以预测哪些现有治疗方法可以被重新开发以及为什么。也许最令人兴奋的是，人工智能可以为我们提供找到和开发治疗方法所需的自动化，并且随着计算能力和人工智能的进步，我们可以快速扩大规模。

您是否还有其他关于 Healx 的信息想要分享？

这是一个很好的时机来参与这个领域，这是一种荣幸能够使用这些尖端技术来解决一些最复杂的问题。我们始终在寻找对我们的使命充满热情的人加入团队，我强烈推荐那些有兴趣的人查看我们的 职位空缺。

我们在 Healx 也有一些令人兴奋的发展和项目，您可以通过我们的 网站 跟进，我们希望能够很快与您分享其中的一些内容。

感谢这次精彩的采访，我期待着跟进 Healx 的进展，这是一家无疑将对许多人产生积极影响的公司。希望了解更多的读者可以访问 Healx。