NVIDIA BioNeMo แพลตฟอร์ม Generative AI ที่กำลังเปิดศักราชใหม่ของการค้นพบและการออกแบบยา

NVIDIA BioNeMo ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนระบบนิเวศการค้นพบยาโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย ขณะนี้มีโมเดล AI และบริการคลาวด์มากกว่าสิบรูปแบบ

บางทีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่สุดของอุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพนับตั้งแต่การถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์ ชีววิทยาดิจิทัล และ Generative AI กำลังช่วยสร้างการค้นพบยา การผ่าตัด การสร้างภาพทางการแพทย์ และอุปกรณ์สวมใส่ได้ในรูปแบบใหม่

NVIDIA ได้เตรียมความพร้อมสำหรับช่วงเวลานี้มานานกว่าทศวรรษ โดยสร้างความเชี่ยวชาญเชิงลึกเฉพาะด้านดูแลสุขภาพ NVIDIA Clara – แพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์เฉพาะและขยายการทำงานด้วยระบบนิเวศอันอุดมสมบูรณ์ของพันธมิตร ลูกค้าและคู่ค้าด้านการดูแลสุขภาพใช้การประมวลผล NVIDIA GPU มากกว่าพันล้านเหรียญสหรัฐในแต่ละปี ทั้งทางตรงและทางอ้อมผ่านทางคู่ค้าระบบคลาวด์

ในสาขาการค้นพบยาที่มีมูลค่า 250,000 ล้านดอลลาร์ ความพยายามเหล่านี้กำลังถึงจุดเปลี่ยน: ขณะนี้ทีม R&D สามารถนำเสนอยาในคอมพิวเตอร์ได้แล้ว

ด้วยการใช้ประโยชน์จากเครื่องมือ Generative AI ที่เกิดขึ้นใหม่ ทีมค้นพบยาจะสังเกตการสร้างพื้นฐานของลำดับโมเลกุล โครงสร้าง ฟังก์ชัน และความหมาย ทำให้พวกเขาสามารถสร้างหรือออกแบบโมเลกุลใหม่ ๆ ที่อาจมีคุณสมบัติที่ต้องการได้ ด้วยความสามารถเหล่านี้ นักวิจัยสามารถคัดเลือกกลุ่มยาที่เหมาะสมเพื่อตรวจสอบได้แม่นยำยิ่งขึ้น ช่วยลดความจำเป็นในการทดลองทางกายภาพที่มีราคาแพงและใช้เวลานาน

สิ่งที่เร่งการเปลี่ยนแปลงนี้ก็คือ NVIDIA BioNeMo ซึ่งเป็นแพลตฟอร์ม Generative AI ที่ให้บริการพัฒนา ปรับแต่ง และปรับใช้โมเดลพื้นฐานสำหรับการค้นคว้ายา

BioNeMo ใช้โดยบริษัทเภสัชกรรม เทคโนโลยีชีวภาพ และซอฟต์แวร์ นำเสนอวิธีการคำนวณระดับใหม่สำหรับการวิจัยและพัฒนายา ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถบูรณาการ Generative AI เพื่อลดการทดลอง และในบางกรณีก็แทนที่การทดลองทั้งหมดได้

นอกเหนือจากการพัฒนา เพิ่มประสิทธิภาพ และโฮสต์โมเดล AI ผ่าน BioNeMo แล้ว NVIDIA ยังได้ส่งเสริมระบบนิเวศการค้นพบยาโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยด้วยการลงทุนในบริษัทเทคไบโอที่เป็นนวัตกรรมใหม่ — เช่น บริษัทชีวเวชภัณฑ์ Recursion ซึ่งนำเสนอหนึ่งในโมเดลพื้นฐานสำหรับผู้ใช้ BioNeMo และบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ Terray Therapeutics ซึ่งใช้ BioNeMo สำหรับการพัฒนาโมเดล AI

BioNeMo นำความแม่นยำมาสู่การค้นพบยาที่เร่งด้วย AI

BioNeMo มีชุดแบบจำลอง AI ชีวโมเลกุลที่ผ่านการฝึกอบรมมาแล้วสำหรับการทำนายโครงสร้างโปรตีน การสร้างลำดับโปรตีน การเพิ่มประสิทธิภาพระดับโมเลกุล เคมีเชิงกำเนิด การทำนายการเชื่อมต่อ และอื่นๆ นอกจากนี้ยังช่วยให้บริษัทค้นคว้ายาที่ใช้คอมพิวเตอร์ช่วยจัดทำแบบจำลองของตนให้กับผู้ชมในวงกว้างผ่าน API ที่เข้าถึงได้ง่ายสำหรับการอนุมานและปรับแต่ง

ทีมค้นคว้ายาใช้ BioNeMo เพื่อประดิษฐ์หรือปรับแต่งโมเดล AI เชิงสร้างสรรค์ด้วยข้อมูลที่เป็นกรรมสิทธิ์ และผู้พัฒนาแพลตฟอร์มและบริษัทซอฟต์แวร์กำลังรวม Cloud API ของ BioNeMo ซึ่งจะออกในช่วงเบต้าในเดือนนี้ เข้ากับแพลตฟอร์มที่นำเสนอเวิร์กโฟลว์การค้นพบยา

ตอนนี้ Cloud API จะรวมด้วยโมเดลรากฐาน จากสามแหล่ง: แบบจำลองที่สร้างโดย NVIDIA เช่น MolMIM generative chemistry model สำหรับการสร้างโมเลกุลขนาดเล็ก โมเดลโอเพ่นซอร์สที่บุกเบิกโดยทีมวิจัยระดับโลกและปรับแต่งโดย NVIDIA เช่น OpenFold protein prediction AI; และโมเดลที่พัฒนาโดยพันธมิตรของ NVIDIA เช่น Phenom-Beta ที่เป็นกระบวนการแปลงภาพด้วยกล้องจุลทัศน์ระดับเซลล์ของ Recursion

MolMIM สร้างโมเลกุลขนาดเล็กในขณะที่ให้ผู้ใช้ควบคุมกระบวนการสร้าง AI ได้ดีขึ้น โดยระบุโมเลกุลใหม่ที่มีคุณสมบัติที่ต้องการและปฏิบัติตามข้อจำกัดที่ผู้ใช้ระบุ เช่น นักวิจัยสามารถนำแบบจำลองนี้สร้างโมเลกุลที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติคล้ายคลึงกับโมเลกุลอ้างอิงที่ระบุได้

AI มหัศจรรย์สำหรับเภสัชกรรม: Recursion นำโมเดล Phenom-Beta มาสู่ BioNeMo

Recursion เป็นพันธมิตรโฮสติ้งรายแรกที่เสนอโมเดล AI ผ่าน Cloud API ของ BioNeMo: Phenom-Beta ใช้ transformer model ที่ดึงคุณสมบัติที่มีความหมายทางชีวภาพออกมาจากภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์ระดับเซลล์

ความสามารถนี้สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกแก่นักวิจัยเกี่ยวกับการทำงานของเซลล์ และช่วยให้พวกเขาเรียนรู้ว่าเซลล์ตอบสนองต่อตัวยาหรือพันธุวิศวกรรมอย่างไร

คำบรรยายภาพ: Phenom-Beta ทำงานได้ดีกับงานการสร้างอิมเมจใหม่ ซึ่งเป็นเมตริกการฝึกอบรมเพื่อประเมินประสิทธิภาพของโมเดล อ่านเอกสารการประชุมเชิงปฏิบัติการของ NeuroIPS เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม

Phenom-Beta ได้รับการฝึกอบรมบนด้วยข้อมูลของ Recursion ที่เผยแพร่ต่อสาธารณะชุดข้อมูล RxRx3 ของภาพทางชีวภาพโดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ BioHive-1 ของบริษัท ซึ่งทำงานอยู่บน NVIDIA DGX SuperPOD ที่เป็นสถาปัตยกรรมอ้างอิง

เพื่อพัฒนาโมเดลพื้นฐานเพิ่มเติม Recursion กำลังขยายซูเปอร์คอมพิวเตอร์ด้วย NVIDIA H100 Tensor Core GPU มากกว่า 500 ตัว ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการคำนวณขึ้น 4 เท่า และคาดว่าจะเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดที่บริษัทชีวเภสัชกรรมทุกแห่งเป็นเจ้าของและดำเนินการ

บริษัทต่าง ๆ นำ NVIDIA BioNeMo มาใช้อย่างไร

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพและยา และผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์ AI ที่กำลังเติบโตกำลังใช้ NVIDIA BioNeMo เพื่อสนับสนุนการวิจัยทางชีววิทยา เคมี และจีโนมิกส์

ผู้นำเทคโนโลยีชีวภาพ Terray Therapeutics กำลังผสานรวม Cloud API ของ BioNeMo เข้ากับการพัฒนาโมเดลการเชื่อมโยงโครงสร้างแบบหลายเป้าหมายทั่วไป ทางบริษัทก็ใช้ NVIDIA DGX Cloud เพื่อฝึกแบบจำลองพื้นฐานทางเคมีเพื่อขับเคลื่อน AI กำเนิดสำหรับการออกแบบโมเลกุลขนาดเล็ก

บริษัทวิศวกรรมโปรตีนและการออกแบบโมเลกุล Innophore และ Insilico Medicine กำลังนำ BioNeMo เข้าสู่แอปพลิเคชันการค้นพบยาด้วยคอมพิวเตอร์ Innophore กำลังผสานรวม Cloud API ของ BioNeMo เข้ากับแพลตฟอร์ม Catalophore สำหรับการออกแบบโปรตีนและการค้นคว้ายา และ Insilico ซึ่งเป็นสมาชิกชั้นนำของ NVIDIA Inception โปรแกรมสำหรับสตาร์ทอัพ ได้นำ BioNeMo มาใช้ในขั้นตอนการผลิต AI เพื่อการค้นคว้ายาในระยะเริ่มแรก

บริษัทซอฟต์แวร์เทคโนโลยีชีวภาพ OneAngstrom และผู้วางระบบ Deloitte กำลังใช้ Cloud API ของ BioNeMo เพื่อสร้างโซลูชัน AI ให้กับลูกค้าของตน

OneAngstrom กำลังรวม BioNeMo cloud API เข้ากับแพลตฟอร์ม SAMSON สำหรับการออกแบบโมเลกุลที่นักวิชาการ เทคโนโลยีชีวภาพ และเภสัชใช้ใช้งาน Deloitte กำลังพลิกโฉมการวิจัยทางวิทยาศาสตร์โดยการบูรณาการ BioNeMo บน NVIDIA DGX Cloud เข้ากับแพลตฟอร์ม Quartz Atlas AI การรวมกันนี้ช่วยให้นักวิจัยชีวเภสัชภัณฑ์มีการเชื่อมต่อข้อมูลที่ไม่มีใครเทียบได้และ AI เจนเนอเรชั่นที่ล้ำสมัย ขับเคลื่อนพวกเขาเข้าสู่ยุคใหม่แห่งการค้นพบยาที่รวดเร็วขึ้น