【億歐智庫】 - 2023年藥物研發(fā)自動化實驗室行業(yè)發(fā)展報告

研究研究報告免責聲明本報告基于億歐智庫及英矽智能科技(上海)有限公司及其研究人員認為可信的公開資料或?qū)嵉卣{(diào)研資料，反映了研究人員的研究觀點，結(jié)論不受任何第三方的授意或影響。但本公司對這些信息的真實性、準確性、可靠性和完整性不作任何保證，且本報告中的資料、意見、預(yù)測均反映報告初次公開發(fā)布之前的判斷，可能會隨時調(diào)整。本公司可在不發(fā)出通知的情形下對本報告所含信息做出修改，讀者應(yīng)當自行關(guān)注相應(yīng)的更新或修改。本報告所有的信息或觀點僅作為讀者的參考，不構(gòu)成任何投資、法律、會計或稅務(wù)的建議，也不構(gòu)成任何廣告或要約。在任何情況下，本公司不對任何人因使用本報告中的內(nèi)容所引致的損失承擔任何責任。本公司及其本公司的關(guān)聯(lián)方或個人可能在本報告公開發(fā)布之前已經(jīng)使用或了解其中的信息。本報告相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)歸億歐智庫及英矽智能科技(上海)有限公司所有。未經(jīng)本公司事先書面授權(quán)，任何人不得對本報告進行任何形式的翻版、發(fā)布或復制。如需引用，應(yīng)注明出處為“億歐智庫”“英矽智能”或“InsilicoMedicine”以及“2023年藥物研發(fā)自動化實驗室行業(yè)發(fā)展報告”名稱，且不得對本報告進行有悖原意的刪節(jié)或修改。如需聯(lián)系本公司，請聯(lián)系:hezuo@或BD@insilico.ai。億歐智庫英矽智能科技（上海）有限公司目錄 31藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望1.1藥物研發(fā)、自動化實驗室的發(fā)展背景u1.1.1藥物研發(fā)的關(guān)鍵時期及驅(qū)動因素縱觀藥物研發(fā)歷史長河，20世紀30年代到60年代是全球藥物研發(fā)的黃金時代。在這段時間中，全球科學家發(fā)現(xiàn)了大量藥物，包括合成維生素、磺胺類藥物、抗生素、激素（甲狀腺素，催產(chǎn)素，可的松類藥物等）、抗精神病藥物、抗組胺藥物、新疫苗等等，其中有很多是全新的藥物。在這期間，很多過去無法治療的疾病，如肺結(jié)核、白喉、肺炎都得到了治愈，成為人類疾病治療史上的首次突破。億歐智庫進一步挖掘，發(fā)現(xiàn)在當時的全球歷史環(huán)境中，有幾個重要因素，驅(qū)動了20世紀30年代到60年代藥物研發(fā)快速發(fā)展。原因1：戰(zhàn)爭加速了藥物研發(fā)進程為了能夠降低戰(zhàn)場上人員傷亡情況，在戰(zhàn)場上得到更有利的戰(zhàn)勢，部分藥物研發(fā)項目得到了政府大量資助，尤其是在抗生素及提高戰(zhàn)斗力方面的藥物，例如：抗瘧疾藥物，可的松（可以使飛機上的人員在高空時沒有暫時性眩暈現(xiàn)象）以及青霉素。值得注意的是，有11家美國藥廠參與青霉素研發(fā)工作，這項工作由戰(zhàn)時生產(chǎn)部直接領(lǐng)導。由此可見，戰(zhàn)爭直接促使相關(guān)藥物研發(fā)進展。據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，在二次世界大戰(zhàn)后，美國成為了世界制藥工業(yè)的領(lǐng)軍者：到1940年代末，美國生產(chǎn)了世界近乎一半的藥品量。原因2：藥物安全性受到重視盡管迎來了大量藥物上市，但如何正確使用藥物，并保證藥物安全，在這個階段并未受到重視。1937年，美國發(fā)生了磺胺藥惡性事件，導致100多人死亡（多數(shù)是兒童由此促使美國藥品管理部門意識到藥品安全性在法規(guī)上的缺失，讓美國《食品藥品化妝品法》在次年（1938年）快速通過。法規(guī)要求官員審查臨床前試驗數(shù)據(jù)和臨床試驗數(shù)據(jù)，有權(quán)要求申請者增加試驗項目，有權(quán)拒絕批準上市。美國因此成為全球在藥物安全性管理方面最先進的國家之一。441藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望原因3：藥品研發(fā)市場投資增加，利潤回報增加，形成良性循環(huán)從20世紀30年代到60年代，全球投資機構(gòu)開始關(guān)注藥品領(lǐng)域，美國、歐洲、日本相關(guān)制藥企業(yè)得到迅速壯大。藥物研發(fā)是非常專業(yè)的領(lǐng)域，需要產(chǎn)業(yè)各方共同努力，才能夠?qū)崿F(xiàn)藥物從立項到上市的完整階段。因此，產(chǎn)業(yè)界與學術(shù)界的合作進一步加強；隨著技術(shù)提升藥物研發(fā)的工具和方法也得到了改善；各方面因素共同促使藥品市場利潤回報率持續(xù)上升，進一步推動制藥企業(yè)更重視科研工作，并開始建立專門的科研實驗區(qū)。為提高科研實驗的效率和成功率，機械臂及可清洗移液通道的自動液體處理機開始逐步在實驗中進行應(yīng)用，簡易自動化實驗室概念初步登上歷史舞臺。原因4：化學分析儀器和分析技術(shù)發(fā)展，科學解釋生物學底層邏輯藥物研發(fā)是一個復雜的過程，在新技術(shù)尚未應(yīng)用時，是依靠研發(fā)人員大量實驗和經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上進行。隨著化學分析儀器和分析技術(shù)快速發(fā)展，例如：X-衍射技術(shù)，紫外光譜技術(shù)和紅外光譜技術(shù)等，使得實驗從使用燒瓶、試管的濕法化學時代逐步向使用微量樣本和分子模型的干法化學時代發(fā)展。新技術(shù)發(fā)展給予研究人員用更科學的方式、方法來解釋化合物構(gòu)效理論，挖掘化學結(jié)構(gòu)和生物活性之間的關(guān)系，進一步優(yōu)化化合物篩選和藥物研發(fā)流程。新技術(shù)的應(yīng)用，促使大量藥物快速上市，例如：新一代的抗精神病藥物、催眠藥物、抗抑郁藥物和抗組胺藥物的產(chǎn)生。以上原因直接推動藥物研發(fā)從20世紀30年代到60年代得到快速發(fā)展。隨著大量藥物上市，投資與回報利潤增加，越來越多的制藥企業(yè)開始加大新藥研發(fā)力度。但是，隨著藥物開發(fā)難度持續(xù)上升，藥物研發(fā)的時間成本和投入成本開始增加。此時，制藥企業(yè)開始尋求在藥物研發(fā)過程中，能夠節(jié)省時間、提高實驗效率的方式、方法，自動化實驗室應(yīng)運而生。551藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u1.1.2全球藥物研發(fā)及自動化實驗室發(fā)展的時間線關(guān)系自動化實驗室的誕生離不開工業(yè)革命和相關(guān)技術(shù)發(fā)展。在19世紀初工業(yè)革命時期，人們首次使用機械設(shè)備來代替人力操作以提高生產(chǎn)效率。隨著相關(guān)技術(shù)逐步成熟，到19世紀中葉制藥工業(yè)興起后，制藥企業(yè)也嘗試在實驗室中引進大規(guī)模機械設(shè)備來節(jié)省研發(fā)時間；但是，這些機械設(shè)備需要人工操作，仍然存在效率和1880年，染料企業(yè)和化工廠基于已有資源建立實驗室研究和開發(fā)新藥物，到20世紀初，相關(guān)企業(yè)兼并成為真正的制藥企業(yè)。在這過程中，早期科研人員在實驗室中通過簡單機械設(shè)備，從植物中提取和濃縮有效成分，并開始批量生產(chǎn)當時常用藥品，如嗎啡、奎寧、馬錢子堿等用于治療目20世紀30年代到60年代是制藥行業(yè)的黃金時代，也是自動化實驗室技術(shù)可追溯最早時間。在這段時間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)并上市大量藥物。為緩解第二次世界大戰(zhàn)導致的勞動力短缺，到20世紀40年代時，藥物實驗室開始布局一些簡單自動化設(shè)備，用以降低新藥研發(fā)過程中需要大量實驗及相關(guān)操作市場等多方面影響，新化合物發(fā)現(xiàn)和早期臨床試驗規(guī)范新品上市路徑。在這其中（20世紀70年代計算機技術(shù)發(fā)展使得復雜計算變的簡單，數(shù)據(jù)庫使用使得分析大量實驗制藥工業(yè)進入盈利能力和政治權(quán)力最大的時期，藥物研發(fā)難度和復雜性在不斷增加，制藥公司迫切需要能夠提高藥技術(shù)快速發(fā)展推動自動化實驗室進程，實驗室自動化開始從傳統(tǒng)的單一功能向多功能、自適應(yīng)、自主決策的方向發(fā)億歐智庫：藥物研發(fā)進程中的自動化實驗室發(fā)展歷程數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u1.1.3藥物研發(fā)及自動化實驗室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系實驗室自動化技術(shù)的起源可以追溯到20世紀60年代。當時，第一臺微處理器出現(xiàn)，為機械化實驗室?guī)硇聶C遇。20世紀80年代開始，計算機和軟件技術(shù)快速發(fā)展，推動實驗室自動化技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用。從20世紀90年代至今，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能和機器學習等技術(shù)發(fā)展，自動化實驗室已經(jīng)進入新發(fā)展階段，藥物研發(fā)方面也產(chǎn)生很多新技術(shù)方法，如高通量篩選、高通量測序、高內(nèi)涵成像、人工智能應(yīng)用等等，其改變了傳統(tǒng)藥物研發(fā)進程和速度。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能和機器學習等技術(shù)發(fā)展賦能自動實驗室自動化技術(shù)進入新發(fā)展階段，計算機軟件發(fā)明使數(shù)據(jù)庫建立使得生產(chǎn)、臨床試驗、計算機軟件發(fā)明使數(shù)據(jù)庫建立使得生產(chǎn)、臨床試驗、分析等對照品數(shù)據(jù)可貯存，并進行結(jié)果 階段3：20世紀90年代至今階段2：件廣泛使用為機械化 階段1：20世紀60年代億歐智庫：自動化實驗室技術(shù)發(fā)展歷程在科學實驗和生產(chǎn)中，實驗室自動化的應(yīng)用各不相同。以下是實驗室自動化技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域，本報告將重點關(guān)注藥物研發(fā)領(lǐng)域自動化技術(shù)發(fā)展：化學試驗：實驗室自動化技術(shù)可以用于化學試驗和分析，實現(xiàn)化學品的加料、攪拌、加熱、冷卻、滴加等操作，并提供精確的數(shù)據(jù)分析。生化實驗：實驗室自動化技術(shù)可以用于生化實驗中，包括計量、洗滌、混合、離心、研磨、制備和質(zhì)檢等。藥物研發(fā)領(lǐng)域：實驗室自動化技術(shù)可以用于藥物領(lǐng)域的藥物研究和開發(fā)，不限于大分子藥物和小分子藥物，例如高通量篩選、藥物代謝和毒性評估等。工業(yè)生產(chǎn)：實驗室自動化技術(shù)可以用于不同類型的工業(yè)生產(chǎn)過程，包括自動化檢測、生產(chǎn)線控制、質(zhì)量控制和自動化收集數(shù)據(jù)等。1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u1.1.4自動化實驗室發(fā)展里程碑事件及其驅(qū)動因素自動化實驗室發(fā)展的里程碑事件一般情況下，新科技發(fā)展速度超過產(chǎn)業(yè)應(yīng)用發(fā)展速度。根據(jù)前文論述可知，工業(yè)技術(shù)及科技技術(shù)進步帶來自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展；因此，相關(guān)自動化實驗室發(fā)展的里程碑事件時間與核心技術(shù)發(fā)展時間節(jié)點會存在時間差。 計了最早的液體處理系統(tǒng)，該裝置被設(shè)計用來控制通過濾紙的水流量以清洗濾液。雖然相對簡單，但該設(shè)備通過消除人為錯誤來節(jié)省時間和資 年~當年染料企業(yè)和化工廠開始建立實驗室研究和當年染料企業(yè)和化工廠開始建立實驗室研究和通過使用簡單機械設(shè)備，從植物中提取和濃縮有效成分，開始成批生技術(shù)階段一 技術(shù)階段一實驗室開始引入一些簡單自動化設(shè)備，以解決二次世界大戰(zhàn)導力短缺和苛刻的生產(chǎn)時間問題。到20世紀50年代，科學家們開如何實現(xiàn)實驗室過程的自動化。技術(shù)階段二技術(shù)階段二 計算機和軟件技術(shù)快速發(fā)展，改變傳統(tǒng)藥物研究進程，很多制藥企業(yè)擁有了自己的化合物數(shù)據(jù)庫。通過自動化技術(shù)進行高通量篩選、藥物代謝和毒性評估等工作內(nèi)容，自動化實驗室從傳統(tǒng)單一功能向多功能、億歐智庫：自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域中里程碑事件自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域中的發(fā)展驅(qū)動因素自動化實驗室發(fā)展在藥物研發(fā)領(lǐng)域中，核心驅(qū)動因素是提高實驗室生產(chǎn)效率，提升藥物研發(fā)成功率。通過利用自動化實驗室，減少人工實驗操作誤差和樣品處理操作時間，提高實驗并行能力、實驗數(shù)據(jù)結(jié)果可重復性及準確性。另一方面，隨著藥物研發(fā)難度和投入金額持續(xù)上升，促使自動化實驗室向解決藥物研發(fā)時間過長，投入較大等問題方向發(fā)展；數(shù)據(jù)化、信息化及智能化進一步賦能自動化實驗室島嶼功能迭代，實現(xiàn)自動化+智慧化藥物研發(fā)實驗室。數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望1.2自動化實驗室全面賦能藥物研發(fā)u1.2.1自動化實驗室加速藥物基礎(chǔ)研發(fā)進程藥物研發(fā)進程可謂“十年磨一劍”：僅在藥物研發(fā)階段，即從藥物靶點的發(fā)現(xiàn)及確認、化合物的篩選與合成到活性化合物的驗證與優(yōu)化，至少需要2-3年時間[1]。并且隨著藥物研發(fā)難度越來越高，投入的資金與時間成本大幅增長，制藥企業(yè)開始尋求更高效的方式、方法解決上述問題。具體來看，新藥研發(fā)需要對分子多樣性和合成路徑進行詳盡研究，并且隨著行業(yè)研發(fā)進程推移，其難度越來越大，研發(fā)人員被迫使用同樣方法來完成更多實驗。在自動化實驗室高通量技術(shù)應(yīng)用的賦能下，通過優(yōu)化參數(shù)加快實驗迭代周期，提高實驗效率，加快先導化合物和候選藥物的篩選與優(yōu)化。億歐智庫：藥物研發(fā)“DMTA”周期在藥物研發(fā)過程中，藥物研發(fā)會經(jīng)歷DMTA(Design、Make、Test、Analyze)周期，DMTA周期的每一輪合成大約需要一名化學家3到6周的時間來制造、純化、量化和鑒定所需化合物，再進行一系列生物分析，以分析包括效力、選擇性和毒性在內(nèi)的特性。但是如果應(yīng)用自動化實驗室，實驗反應(yīng)可以在一天中任何時間進行，提供真正的24小時處理實驗的能力[2]。并且，通過自動化實驗室使用，有可能將合成時間從3~6周縮短到3~10天[3]。藥物研發(fā)自動化不僅可以將技術(shù)人員從重復性操作中解放出來，將有限的精力投入到更有創(chuàng)造性的工作中，更重要的是從根本上避免了人為誤差的發(fā)生，最大程度上提高了實驗可重復性和準確性。數(shù)據(jù)來源：[1]呂昀,李云飛,張聞等.藥品研發(fā)質(zhì)量管理體系分析和對策探討[J].中國藥事,2016,30(11):1063-1068.DOI:10.16153/j.1002-7777.2011藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u1.2.2自動化實驗室節(jié)省藥物基礎(chǔ)研發(fā)費用據(jù)《美國醫(yī)學會雜志》中一篇報告顯示：從2009年到2018年，新藥研發(fā)的中位成本為9.853億美元，而平均總成本為13.59億美元[1]。累計10億美金上下的研 發(fā)成本，為新藥研發(fā)蒙上了一層陰影。近年來，隨著自動化實驗平臺的快速發(fā)展，更多藥企通過自動化實驗室解決方案來彌補手動實驗帶來的成本壓力，實驗室可以通過優(yōu)化實驗流程、降低樣本量、提高實驗重現(xiàn)率來節(jié)省研發(fā)費用。由于自動化設(shè)備能在可控情況下長時間工作，且結(jié)果精確度高，能夠?qū)⒀邪l(fā)人員從大量重復性的實驗中解放出來，極大提高生產(chǎn)效率，同時也節(jié)約人力、物力成本。麥肯錫全球管理咨詢公司在2021年發(fā)布了《數(shù)字化、自動化和在線測試：制藥行業(yè)質(zhì)量控制的未來》這份報告，展示數(shù)字化、自動化實驗室給制藥行業(yè)帶來的巨大變革和機遇。根據(jù)報告中相關(guān)案例數(shù)據(jù)，當制藥公司研發(fā)實驗室達到數(shù)字化實驗室水平后，藥物化學研發(fā)成本降低25％至45自動化微生物藥物實驗室潛在研發(fā)成本降低15％至35％之間。另外，一家大型全球制藥公司利用模塊化和可伸縮的數(shù)字雙平臺實現(xiàn)實驗室自動化轉(zhuǎn)型，這樣做不僅使得其藥物生產(chǎn)率提高了30%以上，而且還利用高級分析將實驗偏差減少80甚至完全消除重復出現(xiàn)偏差。對實驗室進行自動化改造來顯著提高制藥公司的研發(fā)效率，主要得益于以下幾個方面：一是實現(xiàn)80％取樣和樣品交付任務(wù)的自動化；二是實現(xiàn)50％樣品制備任務(wù)自動化；三是通過遠程監(jiān)控和故障預(yù)防降低了設(shè)備維護成本。此外，當自動化實驗室朝著微型化轉(zhuǎn)型后，還將減少實驗室采樣和物流等任務(wù)再節(jié)省25%的成本。除了提升研發(fā)效率、節(jié)省藥物研發(fā)成本之外，實驗室自動化還能為制藥公司帶來其他的好處。例如：設(shè)備內(nèi)置的遠程監(jiān)控和預(yù)測維護功能可以減少停機時間，進而降低對昂貴、精密儀器設(shè)備的使用和損耗，如色譜、近紅外光譜儀和隔離器等。另外，通過將即時微生物檢測應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測中，企業(yè)還可以將實驗室的總體交付周期縮短40％至75％。JAMA,2020,323(9).1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u1.2.3自動化實驗室提高藥物研發(fā)的準確性和成功率在傳統(tǒng)藥物研發(fā)實驗室中，大部分實驗操作及分析需要由人工進行處理，包括：樣品制備、傳輸、操作、記錄、分析，每一項工作繁瑣且耗時。在科研人員精力有限的情況下，往往會出現(xiàn)不可避免的人為失誤或錯誤，由此導致實驗結(jié)果數(shù)據(jù)分析放大了上述錯誤，降低藥物研發(fā)的成功率。另有數(shù)據(jù)顯示，超過70%的研究人員無法重現(xiàn)同事的實驗，超過50%的研究人員無法重現(xiàn)自己的實驗；超過35%的不可重現(xiàn)性歸因于實驗和數(shù)據(jù)報告工作中的人為錯誤[1]。藥物研發(fā)流程復雜，為更好闡述自動化實驗室在提高藥物研發(fā)成功率方面的價值和意義，我們以“先導化合物庫合成-催化CC/CN交叉偶聯(lián)反應(yīng)”為例，進行闡述分析。在傳統(tǒng)實驗室中，催化CC/CN交叉偶聯(lián)反應(yīng)主要面臨3大問題：底物種類多、催化劑種類多、溶劑/堿類化合物。僅上述三個難點為要素設(shè)計正交實驗，需要處理成千上萬個實驗方案數(shù)量，才能找到最佳結(jié)果?，F(xiàn)實情況是，采用手動操作的研究人員每天能完成反應(yīng)實驗的數(shù)量大約為10個。如果以上實驗均通過研究人員逐一操作，累計耗時不言而喻。并且，在大量實驗過程中，會疊加人為失誤和錯誤，最終在數(shù)據(jù)結(jié)果分析方向會造成顯著誤差，降低了整體藥物研發(fā)成功率。然而，通過使用自動化實驗室中高通量篩選方法，科研人員僅需要通過設(shè)定或調(diào)整參數(shù)，大量繁雜的實驗便可同步進行，極大節(jié)省實驗周期和科研人員時間。與此同時，計算機通過相關(guān)軟件或平臺對數(shù)據(jù)進行采集、分析，人為失誤或錯誤在此過程中被消除，后續(xù)結(jié)果更加可靠、真實。由此，綜合提高藥物研發(fā)成功率。通過藥物研發(fā)流程中某一環(huán)節(jié)的個案分析，可以了解到：自動化實驗室通過減少人為干涉、提高大規(guī)模實驗并行進展速度、收集高質(zhì)量數(shù)據(jù)、公正客觀分析數(shù)據(jù)結(jié)果，最終提高藥物研發(fā)準確性和成功率。數(shù)據(jù)來源：[1]BakerMonya.1,500scient1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u1.2.4自動化實驗室為制藥企業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效的工具藥物從研發(fā)到成功上市是一個復雜而昂貴的過程。根據(jù)塔夫茨藥物研發(fā)中心(TuftsCenterfortheStudyofDrugDevelopment，CSDD)報告顯示，該數(shù)字現(xiàn)已經(jīng)增長到25億美元以上，其中包括13.95億美元直接資金投入，以及同期因研發(fā)失敗而導致11.63億美元的間接投入。在一個藥物成功上市之后，仍會有平均3.12億美元投入，用于藥物再評價，包括驗證新適應(yīng)癥、劑型劑量等。因此，在一個完整藥物生命周期中，可能會累計消耗29億美元資金，對于藥物研發(fā)環(huán)節(jié)的降本增效已經(jīng)迫在眉睫。制藥企業(yè)意識到想要改善新藥研發(fā)成功率，降低成本，必須采用新技術(shù)及新手段，自動化實驗室開始大規(guī)模被大型制藥公司所接受。制藥企業(yè)在自動化實驗室中利用高通量技術(shù)篩選化合物，提高實驗效率；同時，利用實驗產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，向“可預(yù)測”模型發(fā)展?？深A(yù)測模型不僅僅是對實驗室工作流程進行高效方案預(yù)測，還可以對化合物/靶點預(yù)測，大大提高藥物研發(fā)的成功率?！稊?shù)字化、自動化和在線測試：制藥行業(yè)質(zhì)量控制的未來》報告中指出，通過智能自動化，藥物研發(fā)的效率和質(zhì)量都得到了顯著提升。具體來說，數(shù)字化和自動化應(yīng)用，不僅使得藥物研發(fā)誤差發(fā)生率降低至少65％，處理藥物質(zhì)量誤差時間縮短超過90％，而且還能預(yù)防重大合規(guī)問題的出現(xiàn)，從而節(jié)省數(shù)百萬美元成本。此外，數(shù)字化和自動化還增強藥物質(zhì)量控制實驗室的靈活性和效率，使得藥物交付周期縮短60％到70％，并且讓生產(chǎn)力提高至少50%。報告還提供一些成功轉(zhuǎn)型的質(zhì)量控制實驗室的案例，例如：一家率先實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的質(zhì)量控制實驗室，其生產(chǎn)率提高了30％到40％，同時，實驗室全面改進使其藥物質(zhì)量控制成本降低至少50％。數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景及驅(qū)動因素挖掘?qū)嶒炇野l(fā)展的時間線關(guān)系室發(fā)展的技術(shù)線關(guān)系碑事件及其驅(qū)動因素物研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)進程基礎(chǔ)研發(fā)費用研發(fā)的準確性和成功率業(yè)在藥物研發(fā)階段提供降本增效物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u1.2.5未來自動化實驗室在藥物研發(fā)中將由AI賦能創(chuàng)造新價值隨著自動化實驗室大規(guī)模應(yīng)用，大數(shù)據(jù)深度加工擺在科研人員面前。藥物研發(fā)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理手段緩慢，計算效力低下，若想要全面了解生命底層數(shù)據(jù)邏輯，需要極大算力予以支撐。尤其是在研發(fā)過程中產(chǎn)生大量與生命科學有關(guān)的底層數(shù)據(jù)，例如：基因、蛋白質(zhì)及其空間結(jié)構(gòu)等。伴隨著人工智能（AI）技術(shù)快速在泛行業(yè)應(yīng)用，藥物研發(fā)領(lǐng)域的AI應(yīng)用也逐漸成熟起來。AI技術(shù)可以實現(xiàn)模擬、優(yōu)化分析、自動決策、預(yù)測路徑等等功能，幫助自動化實驗室提高工作效率。目前制藥公司已有采用AI技術(shù)推進藥物研發(fā)進度的案例：自2014年以來，有超過600家AI醫(yī)療保健和生命科學初創(chuàng)公司籌集了逾110億美元的資金[1]，用以推動AI在藥物研發(fā)領(lǐng)域的推進工作。由此可見，未來自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域中將與AI深度融合，利用大數(shù)據(jù)算法和人工智能技術(shù)，推動藥物研發(fā)進程，加速藥物上市，使更多患者受益。AAI億歐智庫：AI賦能自動化實驗室在藥物研發(fā)中的發(fā)展進程數(shù)據(jù)來源：[1]/research/ai-healthcare-startups-market-map-expert-research/目錄 1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望2.11-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)u2.1.11-6代自動化實驗室的定義目前，自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域中經(jīng)歷了六代的發(fā)展，在本報告中，我們將自動化實驗室劃分為四個主要發(fā)展階段：初級階段、中級階段、高級階段，以及未來智慧化、微型化發(fā)展階段。在自動化實驗室發(fā)展初級階段（例如：第一、二代自動化實驗室）：主要是依靠部分技術(shù)和部分儀器設(shè)備來形成實驗室自動化島嶼。例如：高通量篩選設(shè)備，自動化移液設(shè)備，以及自動化實驗其他設(shè)備（機械臂等），處理實驗室中不同實驗方案的執(zhí)行。在自動化實驗室發(fā)展初級階段，一定程度上可以縮短化合物篩選時間。但是，初級階段的自動化實驗室，無法串聯(lián)不同島嶼，需要大量人工干預(yù)。這也為中級階段自動化實驗室發(fā)展指明了方向。在自動化實驗室發(fā)展中級階段（例如：第三、四代自動化實驗室）：中級階段自動化實驗室開始使用軟件及一體自動化實驗室串聯(lián)多個自動化島嶼，解決初級階段自動化實驗室島嶼孤立的狀態(tài)，通過標準功能島嶼的靈活組合使實驗流程更加順暢，并在該過程中強化了靶點發(fā)現(xiàn)和其他應(yīng)用中的數(shù)據(jù)生成。由于一體化實驗室串聯(lián)多個島嶼、減少實驗操作過程中偏差，批量產(chǎn)生數(shù)據(jù)成為可能，大規(guī)模數(shù)據(jù)應(yīng)用雛形開始出現(xiàn)，奠定自動化實驗室高級階段的發(fā)展基礎(chǔ)。在自動化實驗室發(fā)展高級階段（例如：第五、六代自動化實驗室實驗全流程自動化已成為現(xiàn)實，人工無需對樣本進行處理及運輸，極大節(jié)省實驗室人員時間和精力。并且，自動化實驗室系統(tǒng)開始引入人工智能技術(shù)：自動化流程疊加AI技術(shù)，使得實驗過程及結(jié)果數(shù)據(jù)在自動化實驗室流程優(yōu)化中持續(xù)迭代，驅(qū)動第六代自動化實驗室邁向智慧化階段。自動化實驗室正在邁向未來智慧化、微型化的發(fā)展方向，將在多場景靈活部署，實現(xiàn)人工智能全自動化實驗室的微縮化。依托于預(yù)訓練模型，未來自動化實驗室可以在實際場景中獲取數(shù)據(jù)，輸出無人為選擇傾向的靶點及化合物篩選方案，最終助力藥物研發(fā)的智慧化和個性化。自動化島嶼多島集成自動化全流程自動化Ai智能自動化億歐智庫：自動化實驗室的發(fā)展歷程數(shù)據(jù)來源：英矽智能、億歐智庫1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望第一代第二代第三代第四代第五代第六代第七代定義：采用大量人類細胞系和生物系統(tǒng)，進行化合物高通量表型篩選以發(fā)現(xiàn)化合物生物活性功能：高通量篩選并發(fā)現(xiàn)具有生物活性的所需化合物特點：首次實現(xiàn)節(jié)約化合物篩選時間，實驗室研究人員通常不記錄數(shù)據(jù)定義：基于高通量篩選化合物功能，增加自動化實驗設(shè)備，自動化島嶼概念初步形成功能：自動化實驗室設(shè)備形成多種自動化島，以處理實驗室中不同實驗的執(zhí)行與實施特點：自動化設(shè)備開始增加，實驗室研究人員開始記錄數(shù)據(jù)定義：開始用軟件一體化工作流程串聯(lián)多個自動化島嶼，高效篩選有效化合物并自動進行數(shù)據(jù)分析功能：連接自動化島嶼，實現(xiàn)一體化工作流程并對數(shù)據(jù)進行自動分析，云實驗室提供遠程自動化解決方案特點：開始串聯(lián)工作流程，化合物數(shù)據(jù)分析不需要人工干預(yù)定義：多島串聯(lián)逐步實現(xiàn)，強化靶點發(fā)現(xiàn)和其他應(yīng)用中的數(shù)據(jù)生成，同時加強數(shù)據(jù)標準化功能：減少實驗操作過程偏差，批量產(chǎn)生數(shù)據(jù)特點：不同島嶼間進行串聯(lián)，其中樣本處理/傳輸仍然依靠人類，帶來人為樣本處理偏差，導致數(shù)據(jù)標準基礎(chǔ)需提高定義：完全自動化機器人實驗室，自動化樣品處理及自動化實驗室，消除實驗過程中的偏差功能：完全自動化流程，批量產(chǎn)生高質(zhì)量數(shù)據(jù)特點：實驗室無人為干擾，積累高質(zhì)量數(shù)據(jù)為人工智能技術(shù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)定義：人工智能全自動化機器人實驗室，沒有人工目標選擇偏差，能夠?qū)崟r學習并決策功能：人工智能通過預(yù)訓練模型對實驗方案進行決策特點：信息化、數(shù)據(jù)化與人工智能結(jié)合，實現(xiàn)自動選擇靶點和化合物，無人為偏差快速篩選和驗證定義：微型化人工智能全自動化實驗室，實現(xiàn)個性化醫(yī)療及個性化藥物研發(fā)功能：可以在多場景靈活部署，人工智能驅(qū)動全自動化實驗室實現(xiàn)微縮化特點：實現(xiàn)藥物研發(fā)實驗室的小型化部署，助力藥物研發(fā)智慧化及個性化億歐智庫：第一至六代自動化實驗室定義數(shù)據(jù)來源：英矽智能、億歐智庫1藥物研發(fā)與自動化實驗室1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u2.1.21-6代自動化實驗室可解決的痛點與優(yōu)勢通過前面論述我們可以知道，自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的不同代數(shù)有不同定義，各代實驗室功能也隨著新需求的產(chǎn)生而不斷迭代升級，其可解決的研發(fā)痛點與優(yōu)勢也不一而同。本章節(jié)將重點解析各代自動化實驗室在當時的環(huán)境中可以解決的藥物研發(fā)痛點，以及其實際應(yīng)用帶來的研發(fā)優(yōu)勢。第一代自動化實驗室：主要以化合物高通量篩選（HTS）為主，節(jié)省篩選時間在藥物研發(fā)過程中，傳統(tǒng)方式需要針對數(shù)萬種類似藥物的化合物進行目標疾病測試：通過實驗室人員大量重復實驗，獲得相對可靠的先導化合物，進一步得到候選藥物。因此，在第一代自動化實驗室之前，各大制藥企業(yè)及實驗室機構(gòu)均是通過人工手段進行化合物篩選。但是，化合物篩選是否成功又受到多種因素影響，例如：人工操作準確程度、實驗環(huán)境影響、實驗結(jié)果可復制性等等。因此傳統(tǒng)實驗方式往往在先導化合物及候選藥物篩選階段耗費大量人力、物力及時間?；衔锔咄亢Y選方式的出現(xiàn)，極大程度解決了以上問題：其將藥物研發(fā)過程中的初始藥物研發(fā)階段從幾年縮短到幾個月，提高了藥物研發(fā)效率，縮短了藥物研發(fā)周期。另一方面，在當時歷史環(huán)境中，研發(fā)一種新藥的成本大幅提升：有數(shù)據(jù)顯示，一款新藥從最初發(fā)現(xiàn)到上市，其成本高達2,000美元/分鐘。巨大經(jīng)濟成本壓力驅(qū)動化合物高通量篩選方式獲得制藥公司快速、廣泛的認可和應(yīng)用。英國學者AlanD.研究顯示，一個實驗室采用傳統(tǒng)方法，借助20余種藥物作用靶位，1年內(nèi)僅能篩選75000個樣品；1997年高通量篩選技術(shù)發(fā)展初期，采用100余種靶位，每年可篩選100萬個樣品；1999年高通量篩選技術(shù)進一步完善后，每天的篩選量就高達10萬種化合物。隨著科技進步，當下高通量篩選能力又邁向新臺階。據(jù)最新消息顯示，美國麻省理工學院和塔夫茨大學的科研人員于2023年6月在《美國國家科學院院刊》上發(fā)表了一項突破性的研究成果，設(shè)計出一種名為ConPLex的全新人工智能算法，利用大型語言模型實現(xiàn)目標蛋白與潛在藥物分子的快速匹配，無需進行繁瑣的分子結(jié)構(gòu)計算，該研究方法具備非常快速的篩選能力，研究人員可以在一天內(nèi)對超過1億種化合物進行篩選，遠遠超過現(xiàn)有任何模型。但是，在第一代自動化實驗室中，各類儀器尚未與實驗室中其他元素進行集成，各類樣品仍需要大量人力進行處理鏈接。實驗室數(shù)據(jù)記錄數(shù)量和質(zhì)量尚沒有達到計算機學習的水平，僅僅是把數(shù)據(jù)結(jié)果進行記錄；并且，因為是人工記錄數(shù)據(jù)，會存在不可避免的誤差。由此，第一代自動化實驗室無法滿足的科研需求，持續(xù)驅(qū)動第二代自動化實驗室快速發(fā)展。1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望第二代自動化實驗室：多種自動化設(shè)備形成實驗室島嶼，高通量測序在多組學應(yīng)用，挖掘生命底層邏輯為解決第一代自動化實驗室尚未滿足的科研需求，第二代自動化實驗室逐步引進更多的特定儀器設(shè)備，讓實驗流程更加自動化。同時，研究人員開始逐步記錄儀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)再進一步完善實驗方案。實驗室自動化設(shè)備島嶼初步形成。在第二代自動化實驗室中，高通量測序應(yīng)用多層次組學研究，揭示驅(qū)動復雜生物系統(tǒng)的細胞特質(zhì)性。多層次組學研究包括基因組修飾、轉(zhuǎn)錄組圖譜分析和定量、DNA和組蛋白水平的表觀遺傳修飾、蛋白質(zhì)定量以及微生物組在耐藥性中的作用分析等等。基于基因組學等多組學方法被整合到藥物研發(fā)工作流程中，通過挖掘疾病生物學底層邏輯，使研究人員能夠全面了解與正常發(fā)育、細胞應(yīng)答和疾病有關(guān)的分子變化，從而提高對藥物作用機制、患者特異性療效和毒性等的理解[1]。在此后，隨著技術(shù)進步推動新一代測序從批量樣本分析轉(zhuǎn)向高分辨率方法（從細胞群分析到單細胞分析以識別和表征臨床前研究的候選藥物，從而提高藥物研發(fā)成功率。多組學的引入，為自動化實驗室開辟了新方向。綜合來看，自動化島嶼和引入多層次組學的高通量篩選，使得實驗結(jié)果重現(xiàn)能力提升。在第二代自動化實驗室中，藥物研發(fā)過程逐漸從使用單小瓶轉(zhuǎn)向高通量微量滴定板，使科學家能夠并行進行96、384甚至1,536次實驗，極大提高了并行實驗數(shù)量。除實驗通量提高外，多孔板可以使樣本材料和試劑體積減少90%左右，極大擴充了樣本的有限性，以實現(xiàn)在有限樣本的條件下，完成更多的實驗數(shù)量。以上工具的使用，使得第二代自動化實驗室可以更精準處理生物材料，提高實驗結(jié)果的重現(xiàn)能力。雖然在第二代自動化實驗室中，儀器設(shè)備島嶼開始初步形成，但是島嶼間的樣本及數(shù)據(jù)傳輸均需要人工操作，人為誤差仍然無法消除。科研人員持續(xù)尋找在實驗過程中降低人工操作的方式方法，第三代自動化實驗室的誕生開始醞釀。1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望第三代自動化實驗室：實現(xiàn)一體工作流程，化合物自動篩選、分析，提高化合物篩選成功率基于前兩代自動化實驗室發(fā)展，科研人員亟需從繁瑣的實驗室流程中解放出來，驅(qū)動第三代自動化實驗室的發(fā)展。由此，第三代自動化實驗室開始引入一體工作流程，各種類儀器設(shè)備與實驗室其他元素高度集成。集成度更高的電子元件促使儀器精準度和可靠度大大提升，無人值守自動化概念開始出現(xiàn)，極大節(jié)省工作時間，讓研究人員把更多精力投入到藥物研發(fā)的核心工作中。具體來看，第三代自動化實驗室可以消除科研人員大部分的手動文檔記錄工作，釋放研究人員精力，各種數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)已經(jīng)開始使用（例如：實驗室信息管理系統(tǒng)-LIMS由此節(jié)省科研人員在紙上記錄測試結(jié)果的時間，以及同事間相互檢查并確認沒有手寫記錄錯誤的時間。有數(shù)據(jù)顯示，無紙化實驗記錄的實施，消除高達80%手動文檔工作，讓研究人員從繁重數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)確認工作中釋放出來。同時，科學家能夠從一體化工作流程的儀器上獲取特定數(shù)據(jù)結(jié)果，高效篩選有效化合物，數(shù)據(jù)分析無需人工干預(yù)，由此提高有效化合物篩選成功率。傳統(tǒng)篩選方法需要對化合物結(jié)構(gòu)進行分析，尋找其構(gòu)效關(guān)系，為下一步藥物設(shè)計提供參考依據(jù)。此過程需要科研人員逐一進行解析，費時耗力。在第三代自動化實驗室中，在高通量化合物篩選方法助力下，可以生成大量化合物結(jié)構(gòu)信息，和化合物相關(guān)的生物活性信息量。不僅如此，第三代自動化實驗室還可以對篩選出的化合物進行自動結(jié)構(gòu)分析，極大提高藥物研發(fā)效率。此外，云技術(shù)及云機器人系統(tǒng)有了爆發(fā)式發(fā)展，為生物科技公司提供了遠程控制實驗室自動化解決方案。自動化實驗室云端使用，使遠程操控實驗室成為現(xiàn)實；不僅如此，實驗室云端使用還可以進行遠程監(jiān)控和儀器設(shè)備故障預(yù)防，減少停機時間，降低設(shè)備維護成本。由此可見，第三代自動化實驗室在一定程度上解決了前兩代自動化實驗室中，需要科研人員有大量人工操作的環(huán)節(jié)。但是，第三代自動化實驗室仍然需要有工作人員干預(yù)，由此存在人為實驗偏差和錯誤、影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。基于上述數(shù)據(jù)進行的機器學習和數(shù)據(jù)分析結(jié)果準確性有所下降；由此，自動化實驗室中工作效率提升遇到了瓶頸。順利貫穿完整實驗流程，成為第四代自動化實驗室的迭代方向。數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫201藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望第四代自動化實驗室：多島集成，批量產(chǎn)生數(shù)據(jù)，強化靶點發(fā)現(xiàn)在第三代自動化實驗室引入一體工作流程后，多島集成是第四代自動化實驗室主要的發(fā)展方向。該階段多島集成是指將藥物行業(yè)中的各個自動化子系統(tǒng)或設(shè)備通過通信和集成的方式，構(gòu)建一個協(xié)調(diào)和高效的藥物自動化系統(tǒng)，借助機器人、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進技術(shù)，實現(xiàn)子系統(tǒng)或設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享、流程優(yōu)化、任務(wù)協(xié)作等功能。具體來看，第四代自動化實驗室集成了多種自動化設(shè)備，例如：移液系統(tǒng)平臺、高通量測序儀器、高內(nèi)涵成像儀等實驗平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)多種生物樣品的接收、預(yù)處理、質(zhì)量控制、培養(yǎng)、篩選、分析和測序等功能。其統(tǒng)一化的實驗室操作流程，提高了實驗流程中數(shù)據(jù)生成質(zhì)量，穩(wěn)定、標準化的數(shù)據(jù)成為在實驗室中強化靶點發(fā)現(xiàn)及其他數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。生成批量數(shù)據(jù)，為下一步機器學習奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也是第四代自動化實驗室最大的優(yōu)勢。在第四代自動化實驗室中，通過融合自動化系統(tǒng)與高級數(shù)據(jù)分析能力、機器學習能力，實現(xiàn)了實驗室流程持續(xù)優(yōu)化的目標。例如：通過系統(tǒng)自動數(shù)據(jù)分析，判定某一步驟中的某一試劑是否導致了下一個步驟中的某些實驗結(jié)果，并對操作方式或流程提供見解及優(yōu)化。實驗室管理人員通過使用系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析功能，挖掘特定設(shè)備的使用情況，挖掘其應(yīng)用頻率或高或低的原因，從而優(yōu)化試驗流程方案，提高人員、設(shè)備和樣本、材料的利用率。多島集成是第四代自動化實驗室最明顯特征，不同島嶼間的樣本物料串聯(lián)也成為科研人員的新工作內(nèi)容。科研人員需要在特定時間把樣本物料準確無誤的傳送到另一個島嶼中，并啟動實驗順利進行。因此，科研人員進一步期望自動化實驗室可以實現(xiàn)完全自動化，而無需人工介入。由此，促使第五代自動化實驗室功能向全流程自動化邁進。數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫211藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望第五代自動化實驗室：完全自動化實驗室，生成高質(zhì)量數(shù)據(jù)，推進人工智能應(yīng)用為解決第四代自動化實驗室仍需要人工介入島嶼間工作流程的問題，第五代自動化實驗室實現(xiàn)了島嶼間操作全流程自動化：可以完成自動化樣本流程，實現(xiàn)儀器設(shè)備間高度協(xié)同。第五代自動化實驗室在此基礎(chǔ)上，生成機器可學習的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。一套典型的藥物研發(fā)實驗室，需要由數(shù)十種不同設(shè)備，而這些設(shè)備往往來自不同供應(yīng)商。在沒有橋接實驗室流程系統(tǒng)前，需要由研究人員手動操作鏈接實驗流程。例如：在不同設(shè)備間手工錄入測量結(jié)果，圍繞設(shè)備運營規(guī)劃每日實驗計劃等。同時，實驗室研究人員往往處于短缺狀態(tài)，由此限制實驗室完成實驗數(shù)量。在第五代自動化實驗室中，機器臂及鏈接系統(tǒng)工作站的應(yīng)用，極大減少上述情況下研究人員工作量，創(chuàng)造了24小時熄燈自動化的可能性，且研究員無需通宵工作。有數(shù)據(jù)顯示，全天候無間斷使用相同設(shè)備可能會使實驗吞吐量增加三倍。據(jù)不完全統(tǒng)計，普通化學質(zhì)量控制實驗室可以降低成本25%至45%，微生物質(zhì)量控制實驗室平均可降低成本15%至35%。另有數(shù)據(jù)顯示，一家全球大型制藥公司傳統(tǒng)實驗室過渡到自動化實驗室后，實驗室生產(chǎn)力提高了30%以上；此外，其使用高級數(shù)據(jù)分析將實驗偏差減少80%，完全消除重復出現(xiàn)的偏差，并將偏差關(guān)閉速度加快了90%。還有數(shù)據(jù)顯示，在實驗室外，自動化減少操作執(zhí)行采樣和相關(guān)物流任務(wù)的數(shù)量，為微生物實驗室節(jié)省了高達25%的實驗室成本，為化學實驗室節(jié)省了高達8%的成本。一般情況下，自動化實驗室實現(xiàn)完全自動化需要依托于六個功能島嶼的串聯(lián)與應(yīng)用：樣品接收和質(zhì)量控制島嶼（SIQC）、細胞培養(yǎng)島嶼（CC）、高通量篩選島嶼（HTS）、化合物管理島嶼（CMS）、高內(nèi)涵細胞成像島嶼和高通量測序島嶼（NGS這些島嶼之間通過AGV（自動導引車）及實驗室信息化系統(tǒng)進行物料傳遞和串聯(lián)，形成一個完整的實驗流程。AGV智能導航系統(tǒng)和自動化、信息化技術(shù)，使樣本能夠高效、安全地在實驗室內(nèi)移動，為實驗室無人化和智能化作出了重要貢獻。因為沒有人工干涉，所以不存在實驗操作及認知偏差和錯誤，可以提高生成數(shù)據(jù)的準確性、可靠性和標準化程度。隨著實驗數(shù)據(jù)吞吐量的不斷增加，數(shù)據(jù)的智能再利用成為下一代自動化實驗室的主要發(fā)展方向。自動化實驗室的完善操作流程與人工智能技術(shù)深度綁定，開啟了第六代自動化實驗室的發(fā)展進程。其以預(yù)測靶點并判斷藥物治療效果為目標，大幅提高藥物研發(fā)成功率。數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫221藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望在第五代自動化實驗室基礎(chǔ)上，第六代人工智能+全自動化實驗室應(yīng)運而生。通過第六代自動化實驗室，可以實現(xiàn)短時間內(nèi)完成大規(guī)模實驗并收集高質(zhì)量數(shù)據(jù)的目標。與此同時，第六代自動化實驗可以在人類和動物模型上同步進行試驗，以此來解決當下相關(guān)研發(fā)數(shù)據(jù)極度缺乏的痛點。隨著大數(shù)據(jù)積累和小分子藥物創(chuàng)新需求日益增長，人工智能在這一細分領(lǐng)域應(yīng)用也逐漸深入。為治療以往難以攻克的疾病，自動化實驗室開始利用AI技術(shù)，在短時間內(nèi)處理海量、復雜數(shù)據(jù)，實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)新分子結(jié)構(gòu)和作用靶點的目標。具體來看，自動化實驗室AI是利用深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和生成對抗網(wǎng)絡(luò)（GANs）等算法技術(shù)，執(zhí)行預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和藥理特性、生成新的靶點和小分子等高難度任務(wù)，即人工智能藥物研發(fā)（AIDD）。一些前沿技術(shù)，如量子計算和機器學習架構(gòu)，有潛力進一步增強AIDD平臺的性能。例如，量子計算可以提供更強大計算能力，模擬更大更復雜的分子系統(tǒng)，從而得出更精確的預(yù)測結(jié)果。此外，通過改進機器學習架構(gòu)（如transformers），可以使其預(yù)測出最有可能對特定疾病有效的化合物，從而大幅提升AIDD平臺小分子藥物設(shè)計能力，實現(xiàn)更高效和有效的藥物研發(fā)。大規(guī)模實驗快速完成提高藥物積累大規(guī)模實驗快速完成提高藥物積累發(fā)現(xiàn)成功率高質(zhì)量數(shù)據(jù)AI模型訓練AI選擇靶點化合物億歐智庫：第六代自動化實驗室可解決的藥物研發(fā)痛點數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫231藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望第六大自動化實驗室通過把自動化流程與人工智能技術(shù)深度結(jié)合，實現(xiàn)以下優(yōu)勢：人工智能設(shè)計無人為選擇偏差的實驗方案，做出靶點和有效化合物決策-在第六代自動化實驗室中，基于高度標準化、統(tǒng)一化、規(guī)?；拇髷?shù)據(jù)計算機深度學習，人工智能可以設(shè)計無人為選擇偏差的實驗方案，通過模型算法進行大數(shù)據(jù)處理，不僅加速了靶點發(fā)現(xiàn)過程，還提高有效化合物的篩選過程，使得藥物研發(fā)過程變得更加容易。人工智能賦能自動化實驗室，強化應(yīng)用多樣化-第六代自動化實驗室，加強人工智能和計算機學習技術(shù)，采用AI來控制實驗中不同階段，充分利用互聯(lián)網(wǎng)鏈接能力，強化與用戶遠程交互能力。第六代自動化實驗室通過自動化島工作流程，允許用戶自我管理：添加或刪除自動化工作流程特定元素，優(yōu)化實驗室一站式解決方案，使得第六代自動化實驗室具有靈活應(yīng)用等優(yōu)點。人工智能與細胞成像技術(shù)孿生并進，開辟藥物研發(fā)新途徑-與傳統(tǒng)基于結(jié)構(gòu)或基于配體的藥物研發(fā)方法不同，第六代自動化實驗室利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在計算機視覺和圖像處理領(lǐng)域的最新進展，將先進細胞成像技術(shù)與自動化實驗室集成，實現(xiàn)了基于圖像的藥物研發(fā)算法。研發(fā)人員在采集完變異、突變等“生病”的細胞圖像之后，可以利用機器學習來分析細胞的表型變化，同時還可以將各種藥物作用于患病細胞，利用人工智能來判斷細胞是否回歸健康狀態(tài)，從而判斷藥物的作用效果從而篩選出有效的藥物或靶點。人工智能提供端到端的解決方案，實現(xiàn)整個藥物研發(fā)和開發(fā)過程的協(xié)同效應(yīng)-人工智能為自動化實驗室提供端到端解決方案，同時，多個自動化島嶼集成幫助第六代自動化實驗室成實現(xiàn)從全新靶點發(fā)現(xiàn)、先導化合物發(fā)現(xiàn)和生成、候選藥物確定至開展臨床試驗的自主新藥開發(fā)。在技術(shù)層面，第六代自動化實驗室是由AI驅(qū)動創(chuàng)新藥物的交付方式，其中AI系統(tǒng)需要應(yīng)用transformer網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化數(shù)據(jù)標注和管理過程，進一步在化學、生物學和臨床開發(fā)方面構(gòu)建預(yù)測和生成模型。此外，在量子計算領(lǐng)域，第六代自動化實驗室也在開發(fā)針對小分子生成任務(wù)的量子計算特定的生成式AI模型，用于探索藥物研發(fā)。雖然第六代自動化實驗室可以實現(xiàn)自動發(fā)現(xiàn)藥物靶點的目標，但是其雖然第六代自動化實驗室可以實現(xiàn)自動發(fā)現(xiàn)藥物靶點的目標，但是其實驗室體積巨大，配置成本較高，尚無法滿足在不同小型場景下的應(yīng)用需求。并且，其智能化水平仍有提高空間，實驗室操作人員需要手動選擇不同樣本的實驗方案及路徑。在未來自動化實驗室中，或?qū)⒃诟〉氖褂脠鼍爸?，自動選擇樣本處理，實現(xiàn)微場景下樣本實驗方案選擇的完全自動化。數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫241藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u2.1.31-6代自動化實驗室在藥物研發(fā)中的價值與意義到21世紀，新藥從研發(fā)到上市面臨更加嚴峻的成本增加、周期延長和更高失敗率，所以提升藥物研發(fā)和開發(fā)階段效率成為主流需求。伴隨著市場需求逐漸增加，自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)經(jīng)歷六代更新路徑，在不同社會背景和科技背景下，每一代自動化實驗室應(yīng)用都具有深刻的價值與意義，為藥物研發(fā)領(lǐng)域做出了相應(yīng)的貢獻：節(jié)省藥物研發(fā)過程時間，提高實驗效率、準確度及成功率，是貫穿自動化實驗室發(fā)展最主要的價值驅(qū)動。一個新藥從最初發(fā)現(xiàn)到進入市場需要平均耗時十余年，其中藥物研發(fā)階段耗時相對時間較長（部分藥物領(lǐng)域甚至高達10年之久）。并且，先導化合物發(fā)現(xiàn)、篩選及優(yōu)化，到最終候選藥物確定，這個過程需要大量實驗以于證實，是一個耗費大量人力、物力的過程。同時，制藥企業(yè)在藥物研發(fā)上的成本日漸增大，迫切需要節(jié)省勞動力的儀器設(shè)備。高通量篩選/測序及部分自動化設(shè)備顯著降低藥物研發(fā)時間和人工成本，由此促使第一二代自動化實驗室應(yīng)用快速進入藥物研發(fā)環(huán)節(jié)。第一代自動化實驗室降低了實驗環(huán)境以及人工操作對實驗結(jié)果造成的偏差，減少大量重復性實驗，為藥企節(jié)省巨大經(jīng)濟成本，拉開自動化實驗室在藥物研發(fā)企業(yè)中應(yīng)用的序幕。隨著藥物研發(fā)儀器設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，藥物研發(fā)人員開始聚焦于復雜生物系統(tǒng)的細胞特質(zhì)性，第二代自動化實驗室開始引入自動化島嶼和組學研究，輔助研發(fā)人員挖掘疾病的生物學底層邏輯。自此，研發(fā)人員對疾病底層分子變化有了更深刻的認知，進一步強化藥物作用機制的理解。隨著專業(yè)藥物研發(fā)器械種類越來越多，實驗過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)得以記錄，初步奠定藥物研發(fā)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的基座。眾所周知，藥物研發(fā)實驗室需要配備大量儀器設(shè)備，各個種類實驗設(shè)備由多方儀器生產(chǎn)方供應(yīng)。在此前，實驗過程中需要人工在不同設(shè)備間連續(xù)操作，會造成實驗過程有人為偏差及失誤，數(shù)據(jù)誤差及數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一。第三代自動化實驗室中儀器儀表設(shè)備互相兼容適配促使藥物研發(fā)器械的精確度大幅提升。自此，科研人員將更多時間、精力投入到藥物研發(fā)的核心工作中。在此階段中，自動化實驗室在數(shù)據(jù)篩選、分析和收集能力方面得到提高，極大豐富了實驗數(shù)據(jù)庫，遠程自動化實驗室進入到高速爆發(fā)式成長階段。自動化實驗室發(fā)展到第四代，初步集成高通量儀器和自動化設(shè)備的實驗平臺，構(gòu)建起一個協(xié)調(diào)和相對高效的自動化實驗室系統(tǒng)，減少人工介入。同時，第四代自動化實驗室生成數(shù)據(jù)標準逐漸統(tǒng)一，可用于機器學習數(shù)據(jù)批量產(chǎn)生成為可能，顯著加速了靶點發(fā)現(xiàn)，成功率大幅提升，顛覆藥物研發(fā)的研究思路和研發(fā)方式。在前四代自動化實驗室發(fā)展的基礎(chǔ)上，第五代自動化實驗室的建設(shè)成為第一個真正意義上實現(xiàn)實驗室全流程自動化的里程碑事件，解決了需要人工進行樣本處理和傳輸?shù)膯栴}。在實驗室工作流程中不需要人為干預(yù)，完全消除人工導致的誤差，數(shù)據(jù)可靠性、準確性和真實性得以保證，為藥物研發(fā)提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)。基于海量實驗數(shù)據(jù)庫和研究成果，藥物研發(fā)開始進入數(shù)據(jù)生成和機器學習的迭代螺旋式上升的AI時代。數(shù)據(jù)來源：英矽智能、公開資料、億歐智庫1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望第六代自動化實驗室利用全自動化實驗室和AI技術(shù)深度融合，在不依賴外部人工支持的情況下，實現(xiàn)從靶點發(fā)現(xiàn)到設(shè)計藥物分子，再到臨床試驗的自動化流程，最終達到端到端藥物研發(fā)目標。第六代自動化實驗室在計算機深度學習基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)與實驗流程螺旋式迭代優(yōu)化升級，實現(xiàn)無人為偏差的靶點和化合物自動選擇；通過添加多樣數(shù)據(jù)類型，不斷提出新靶點發(fā)現(xiàn)算法和模型，實現(xiàn)從單靶點發(fā)現(xiàn)到多效靶點發(fā)現(xiàn)的目標，極大地提高藥物研發(fā)成功率，開辟靶點發(fā)現(xiàn)新篇章和新路徑，也拓寬第六代自動化實驗室的應(yīng)用場景。節(jié)省藥物研發(fā)過程時間，提高實驗效率、準確度及成功率節(jié)省藥物研發(fā)過程時間，提高實驗效率、準確度及成功率億歐智庫：1-6代自動化實驗室價值與意義數(shù)據(jù)來源：英矽智能、公開資料、億歐智庫1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望2.2自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例縱觀自動化實驗室發(fā)展歷程，有很多典型公司一步一步從自動化實驗室的初級階段走向全自動化階段。在這其中，相關(guān)企業(yè)可以分為三個大方向：一個是利用自動化實驗室完成科學研究的院所及機構(gòu)，第二個是大型制藥企業(yè)自建自動化實驗室，第三個是提供自動化實驗室服務(wù)能力的平臺或服務(wù)商。本章節(jié)將以典型公司為例，解析其應(yīng)用自動化實驗室的情況，以及其在自動化實驗室的幫助下，能夠達成的研究成果。布羅德研究所（布羅德研究所（BroadInstitute）美國國家衛(wèi)生研究院(NationalInstitutesofHealth)路德維希癌癥研究中心（LudwigCancerResearch）斯克里普斯研究所（ScrippsResearchInstitute）美國麻省理工學院（MassachusettsInstituteofTechnology)德國馬普學會生物物理研究所（MaxPlanckInstituteforBiophysicalChemistry）中國科學院上海藥物研究所北京協(xié)和醫(yī)院藥物研究所中國藥科大學藥物科學研究院及公共實驗平臺藥物化學生物學國家重點實驗室（南開大學）……科研院所阿斯利康羅氏診斷禮來諾華輝瑞拜耳ArctorisMETTLERTOLEDOStrateosIBMCaliperLifeSciencesThermoFisher10xGenomics百時美施貴寶艾伯維葛蘭素史克Recursion制藥Exscientia英矽智能ChemspeedDANAHER諾禾致源鎂伽科技晶泰科技EmeraldTherapeutics優(yōu)思泰科醫(yī)藥公司醫(yī)藥公司強生雅培賽諾菲默沙東武田……自動化實驗室服務(wù)型平臺上海匯像安圖生物華大智造藥明康德ZymarkChemical.AI……億歐智庫：典型自動化實驗室應(yīng)用案例名單匯總數(shù)據(jù)來源：公開資料、億歐智庫271藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景1藥物研發(fā)與自動化實驗室的發(fā)展背景21-6代自動化實驗室賦能藥物研發(fā)義決的痛點與優(yōu)勢物研發(fā)中的價值與意義構(gòu)中的實際應(yīng)用情況司中的實際應(yīng)用情況臺中的實際應(yīng)用情況3自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的解決方案4自動化實驗室在藥物研發(fā)領(lǐng)域的展望u2.2.1自動化實驗室在科研機構(gòu)中的實際應(yīng)用情況科研院所-布羅德研究所（BroadInstitute）布羅德研究所，全稱TheEliandEdytheL.BroadInstituteofMITandHarvard，是目前世界上最大的基因組測序?qū)嶒炇抑?，成立?004年，是研究生物醫(yī)學和基因組的非盈利組織，位于美國馬薩諸塞州劍橋市。該研究所與麻省理工學院，哈佛大學和五個哈佛醫(yī)院關(guān)系密切，擁有麻省理工學院和哈佛大學近十幾位教職員和約195位雇員。布羅德研究所工作范圍非常廣泛，主要關(guān)注基于研究可能揭示疾病分子病因的基因聯(lián)系，即通過高通量基因組測序工作，對基因和癌癥進行廣泛研究，從而研發(fā)了各種相關(guān)治療藥物?？v觀布羅德研究所發(fā)展，其一直探索如何將最新技術(shù)與制藥領(lǐng)域相結(jié)合，通過引入自動化流程，將藥物研發(fā)的速度和精度提高到了一個新水平，以達到高效實驗結(jié)果。具體來看，布羅德研究所基于自動化實驗室設(shè)備，積累了大量原始數(shù)據(jù)，進一步通過利用人工智能和機器學習等技術(shù)，優(yōu)化原始數(shù)據(jù)質(zhì)量，進行數(shù)據(jù)挖掘。該實驗室已經(jīng)將自動化實驗室及人工智能技術(shù)應(yīng)用到藥物研發(fā)