突破瓶颈，智能自动化助力传统药物研发“破局”转型

近年来，随着人类对生命科学研究的深入，药物研发也迎来了飞速发展时期，然而，药物研发往往是一项耗时费力且成本高昂的工作，在药研行业有着一个“双十定律”，即10年时间、10亿美元，才可能研发出一款新药。

从传统的药物研发历程来看，成本高、研究过程不确定性大、临床试验受限、异质化疾病多等难题始终阻碍着新药的研究进程，其中研究过程的不确定性主要来源于药物目标确定、化合物筛选、晶体预测、药理评估等因素。智能自动化技术的引入成为必然，利用机器学习及自动化可以帮助科学家解决需要花费数年才能解析的庞大工作量，还有望降低研发费用和试错成本。

根据Exscientia的调研数据，利用人工智能自动化技术进行药物研发，可平均节约药物合成时间40-60%，降低研发成本，并提高研发成功率12%~14%^[1]。

针对药物研发自动化解决方案，镁伽兼具应用研发与技术开发能力，通过深度挖掘客户需求，结合产品实际应用场景，已成功落地多套整体自动化解决方案，包括全自动质粒构建系统、高通量药物筛选平台、高通量蛋白/抗体活性检测平台、类器官培养、药敏/药筛检测自动化系统等，覆盖细胞与基因治疗药物、抗体药、创新药等药物研发领域。

质粒作为CAR-T、mRNA、小核酸等细胞与基因治疗药物的基本原料，其产品质量对后续研发和生产工艺有重要影响。构建质粒作为该类药物研发的前期工作，从引物设计到质粒提取往往包含很多重复繁琐的实验步骤，因此，越来越多的企业在规模化生产过程中采用自动化系统完成质粒构建过程，从而在保证企业生产效率和产品质量的同时提高生产通量。

镁伽全自动质粒构建系统搭载自研实验室调度软件MegaFluent^®，体系配置液体工作站、涂布工作站、PCR纯化仪、分液仪、封膜仪、克隆挑选仪及旋转板站等自动化模块，可实现质粒构建过程中的PCR扩增、纯化、连接、转化、克隆挑选、质粒提取等实验步骤。该系统的质粒构建正确率高达99%，只需1-2位实验员即可完成原本7位实验员手动操作的工作量总和，提升实验室产能达50%^[3]，帮助企业达到降本增效的目标。

高通量药物筛选技术是指以分子水平和细胞水平的生物学功能检测方法为基础，通过整合多种自动化设备对化合物库进行快速筛选，目前已广泛应用于小分子药物的早期发现。自1996年中国医学科学院引进第一台实验室自动化工作站起，我国高通量药物筛选技术已有二十多年的研究历史^[2]，通过高通量筛选技术科研人员可以同时测试多种化合物的活性，从而找到潜在的药物候选物，加速药物研发进程。

镁伽高通量药物筛选自动化平台可应用于细胞水平的药物筛选，通过整合自动化移液工作站、纳升移液器、细胞培养及细胞拍照设备，可以完成细胞接种、细胞培养、检测加样、细胞成像等过程。在自动化药物筛选领域可实现在线化合物存储、药物添加、加药处理，自动化染色固定，自动化细胞检测及数据采集等实验过程。

该平台仅需1名实验员辅助复苏细胞及更换耗材，即可保障设备运行，平台可一次性进行超过80块板的实验，替代多达10个有经验的实验人员，并降低手动实验带来的批间误差，提升实验结果的一致性和准确度。

抗体药是一种生物制剂，基于抗体进行靶向识别特定分子目标的机制，通过多种生物学效应来控制疾病的发展。在研发初期，抗体活性的检测可以确保药物的有效性和安全性，为后续研发和推广提供可靠的保障。目前，中国中医科学院已率先与镁伽联合搭建“机器人智能实验室”并投入使用，通过先进的研究理念和高通量的自动化设备进行抗体活性检测，进而挖掘更有效的药物靶点。

镁伽高通量蛋白/抗体活性检测平台通过机械臂串联液体工作站、酶标仪、洗板机、qPCR仪等设备，能同时完成高通量Elisa实验、高通量qPCR检测等多个实验流程。同时，经实验结果表明，自动化平台的实验结果在标准曲线的线性度及整体实验的一致性上均优于手动实验结果。23年9月，中国中医科学院陈鹏老师课题组利用该平台自动化完成qPCR、DSF等实验操作，揭示了PDCD2L是一种潜在的抗炎治疗靶点，为抗炎药的开发提供了新的探索方向。

在药物研发的早期阶段，类器官可以作为药物靶标发现和筛选的有力工具，利用类器官进行药物筛选，可以更快速地找到具有潜在治疗效果的化合物，并有效降低实验成本和风险。类器官不仅可以模拟不同器官系统的功能，进一步扩展药物靶标的范围，同时，利用人工智能技术对大量药物分子进行筛选和预测，可以优化药物靶标筛选方法，为药物研发突破瓶颈提供更加准确和快速的解决方案。

镁伽类器官、药敏/药筛检测自动化系统可用于疾病建模、再生医学及药物研发等领域，通过整合液体工作站、纳升移液器、二氧化碳培养箱、高内涵、离心机、洗板机、酶标仪等设备，模块化管理类器官传代、换液、冻存前准备等流程，采用实验室自动化动态调度软件多方面监控数据流，可实现高通量药物敏感、药筛研究的自动化。

镁伽深耕生命科学自动化领域多年，针对药物研发方向积累了深厚的实战经验，可自主进行工艺方法开发、应用验证、软硬件平台搭建、配套自动化试剂和耗材等，同时，通过搭载智能化平台可以进行实验设计、任务分配、项目管理、仓储管理、数据记录分析等全方面的信息管理，打造从自动化到智能化的多层级实验室解决方案。

[1]数据来源：Insilico Medicine，Excientia，华安证券研究所；

[2]杜冠华,《高通量药物筛选》,化学工业出版社出版,2010.01；

[3]本文内实验数据均源自客户现场的实际测量数据，仅供参考。