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一篇关于AI在生物制药领域取得突破性进展的文章。初创公司Chai Discovery研发的分子设计模型Chai-2，通过零样本生成技术，将抗体设计成功率从0.1%提升至16%，标志着药物设计领域的范式转变。文章介绍了Chai-2的工作原理、与传统方法的对比，以及对未来药物研发的影响。并探讨了提示词工程师的重要性，以及AI技术在生物制药领域带来的变革。
💡Chai-2模型的核心在于其零样本生成能力。这意味着模型无需依赖特定数据集，就能生成全新的抗体，并且成功率高达16%，远超传统方法。
🔬Chai-2的工作原理类似于Midjourney在图像生成中的应用，它能够基于靶点信息，生成能够与之结合的蛋白质序列和三维结构。这好比“锁与钥匙”的比喻，模型设计出适配的“钥匙”分子。
🚀Chai-2的突破性进展预示着药物设计领域的范式转变。未来的药物工程师可能不再是传统的生物学博士，而是精通提示词的工程师。AI将药物设计从科学探索转变为可复制的工程流程。
新智元 2025-07-12 12:31 北京
编辑：KingHZ
【新智元导读】还在质疑AI生物制药「纸上谈兵」？Chai-2已经把抗体设计成功率从0.1%提升到16%，而且还是零样本！不仅是技术奇迹，这更是范式革命：下一代药神，可能不是生物学博士，而是提示词工程师。
分子设计模型Chai-2正在重构药物设计逻辑。如果说结构预测是生物界的ImageNet，那么Chai-2就是生物界的Midjourney。
在关注AI投资的博客节目「No Priors」(零先验)中，Chai Discovery的联合创始人Josh Meier和Jack Dent分享了AI+生物医药的趋势。主持人是华人郭睿（Sarah Guo）。她专注于对卓越科技初创企业进行早期风险投资。他们认为这不仅是一次效率革命，更是一次科学方法的范式转变——从实验室试错到AI主导生成，全新的生物科技时代正加速到来。生物学的生成提示时代，或许正在逼近：以后，「动动嘴」就能造生物医药💊！10年后，哈佛室友再携手从大学时代，联创Josh Meier（下图左）和Jack Dent（下图右）就是好朋友。在哈佛时，他们既是室友也是同学，大学都攻读计算机科学，而Josh还兼修了化学。毕业后，他们虽然各奔前程，但始终保持着联系：每三到六个月，他们就会交流一次，Josh就和Jack分享他的研究。毕业后，Jack Dent一直从事软件开发。创业前，Jack做到了美国在线支付公司Stripe的核心工程与产品负责人。那是什么让Jack Dent选择转战抗体设计？一切缘于Josh的深度交流，Jack终于明白他们不是在做「玩具」，而是在改写整个行业。一旦知道未来人类能「以原子级精度」设计分子，就再也无法忽视这种机会。Jack说：「相比之下，其他项目都显得不那么重要。」为何要啃药物设计这个「硬骨头」？过去十年，AI药物设计始终停留在研究层面，鲜有药物真正上市。为什么他们决定投身AI药物设计？Josh表示，这是经过深思熟虑的「押注」：过去，我们也心动过，但当时技术离产品化还太远，不是创业的好时机。但你不能等技术成熟再创业，那时机会窗口可能早没了。最佳时机就那么一到两年，机不可失，时不待我。
首先，他们押注结构预测、蛋白质折叠的技术会大幅进步。2022年，谷歌带来了突破性模型——AlphaFold 2。这基本上解决了蛋白质折叠问题。论文地址：https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8371605/开源地址：https://github.com/google-deepmind/alphafold但AlphaFold仍局限于预测蛋白质结构，无法处理分子间复杂的相互作用，而这正是药物设计的关键。其次，他们押注在扩散模型和LLM的突破，能把结构预测推进到新的高度。基本上，上一代的结构预测模型只能预测蛋白质的一种构象，也就是蛋白质的一种「视图」。这有点像早期的图像模型，还没有扩散模型，它们无法生成多样化的结果。他们认为，生成能力也将影响药物发现和蛋白质折叠领域。更重要的是，他们的理念不是实验室模型，而是打造可移植、通用的AI平台。Chai的愿景是让生物从「科学」变为「工程」，而强大的通用平台是关键。抗体设计模型Chai-2=分子版Midjourney？那模型到底是怎么工作的？AI药物设计的第一块拼图是结构预测。一开始，他们就打造了自己的预测引擎Chai-1，并开源给了全行业。它就像原子级的显微镜，让大家看到蛋白质在三维空间中每一个原子的排布。论文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.10.615955v2项目链接：https://github.com/chaidiscovery/chai-lab下一步是去移动这些原子，改变序列，然后观察这些改变的影响。从高层次上看，抗体设计模型是这样的：向它提供一些信息，比如抗体的目标靶点；然后，为了满足约束条件，模型会尝试将原子放置在三维空间中不同位置。
研究人员可以直接告诉模型：「这是目标蛋白，我想要你生成可以与之结合的分子。」随后，Chai-2模型既能生成蛋白质序列，同时也能生成它的3D结构，而且能与该靶点结合。论文链接：https://chaiassets.com/chai-2/paper/technical_report.pdf直觉地说，结构预测好比图像领域的ImageNet。在结构预测中，模型要从蛋白质序列预测其三维结构，这有点像分类任务。而分子设计，则更像是生成式任务，好比Midjourney用于图像生成；基于已有的原子布局，生成与之互补的新原子排列。好比是「锁与钥匙」：蛋白质靶点是一把锁，而你要用生成模型设计出适配的钥匙分子。而且，在整体结构误差上，AI预测结构的误差经常小于一个原子。这就是Chai-1被称为原子级显微镜的原因。因为如果你无法看清锁的形状，又如何去设计钥匙呢？行业革命：真正的「零样本」类似大语言模型，Chai-2也涌现了类似「词汇」之类的概念性结构。也许，蛋白质之间的相互作用规律，早已嵌在数据中。而Chai-2能够将这些规律泛化到全新的领域。也就是说，模型不是「域内泛化」：Chai-2没有见过测试靶点和对应的结合配体。在论文的补充材料中，研究团队展示了一张图，进一步验证了这一点。在测试中，Chai团队专门排除了训练集里可能见过的序列。在抗体结构数据库SAbDab中，研究者把训练集中相似度超过70%的序列一律剔除。抗体结构数据库SAbDab每周更新数据。所有结构均标注多项属性，包括：实验细节、抗体命名（如重链-轻链配对信息）等最终得到一批对模型来说「全新」的任务。而模型的成功率几乎没有下降，表现稳定。这说明模型并不在乎传统生物学上的分类方式。这就是团队对模型所学内容为何如此激动的原因之一。这是真正的「零样本」，让抗体设计成功率从0.1%飙升到20%。几个月前，人们无法想象AI能一步到位生成可用抗体。但现在它做到了。类似这样革命性的突破，上一次是在20世纪70年代，当时一系列新技术改变了行业。通过这种方法，团队真正说服了自己，也说服整个科研界：Chai-2确实有效。在未来5到10年内，他们认为这能够发现一整类全新的分子，解锁全新的靶点，打开全新的市场，为患者带来前所未有的治疗手段，真正治疗那些此前无药可治的疾病。总体来看，AI社区的反馈也非常积极。在发布后的几小时内，早期接入申请就涌入了数百人请求。因为团队规模很小，他们目前只好优先安排合适的早期合作对象。他们认为：「单靠一家公司，绝不可能覆盖所有靶点和疾病。」目前，AI设计的抗体已足够惊艳，但还需大量实验验证，包括毒性、药代动力学、制造成本等等。所以，为了建立真正的商业「护城河」，他们正在扩大团队，实现两大目标：第一，把AI输出的「抗体初稿」转化为真正的「候选药物」。第二，直接「零样本」生成完整药物候选分子。
旧范式被颠覆「动动嘴」就能设计新药物？Chai团队的一个重要判断是：未来最强的抗体工程师，很可能不再是传统生物学博士，而是「分子提示词工程师」。Josh解释说：「Chai-2不只是一个模型，而是潜力巨大的工具。 但是要释放潜力，需要精心设计提示词（prompting）。」一年之内，他们将抗体设计的成功率从不足0.1%提高到了接近20%。所以如果放眼未来25年，那么为什么不能在来年里把它提高到50%，甚至接近100%呢？比如最近在迷你蛋白（mini-protein）方面的成果，在五个不同的靶点上的测试，所有靶点都成功了，70%的设计方案在实验中奏效，并具有极强的结合能力。未来，甚至其他类型的分子也完全可能达到类似的成功率。一旦拥有了这种能力，就真的进入了「分子计算机辅助设计」的时代——就像机械工程有SolidWorks，创意设计有Photoshop一样，生物学也将拥有完整的软件工具套件。一旦能够在原子和分子的层面进行设计、编程和理解它们之间的相互作用，其影响之深远确实令人振奋。AI如何真正改写生物医药？在论文中，他们的提示词由程序自动生成，但未来真正应用在药物开发场景里，科学家需要精准定义目标。这些情况会让提示词（prompt）变得更加复杂，也意味着需要真正合适的AI产品。当开始在实验室进行这些实验时，我们希望模型能从结果中学习，然后参与下一轮设计，真正像助手那样参与整个流程。这不仅是模型问题，更是流程革命。那些从业30多年的抗体工程师，已经习惯用某种方式进行药物发现。现在出现了全新的范式，这本身就是一个需要公司投入解决的问题。这是AI药物设计的真正门槛：最大的阻力，不是技术，而是观念和流程的惯性。最兴奋的，往往就是这些抗体工程师和生物学家。目前，他们的工作非常繁琐，而且回馈周期很长、问题又很难解决。他们非常渴望找到更好的方法。因为这意味着可以把更多时间用在系统设计、架构设计，或者打造更复杂的产品上。现在，人们才刚刚开始真正思考这种工具能实现什么。从科学到工程从梦想到现实AI正在让「药物设计」这件事，从靠运气、拼资源的科学探索，转向「可复制、可放大」的工程流程。过去10年，AI在生物领域始终被质疑为「纸上谈兵」；但从今天开始，它或许真正进入临床、进入实验室，进入每一个生物工程师的工具栏。生物，不再只是「发现」；它开始走向「制造」。参考资料：
https://x.com/vitrupo/status/1940791836429504791
https://www.youtube.com/watch?v=rFFi2Guv2nU
https://open.spotify.com/episode/1pC5wDz5ta9OwpRgIRO6fe
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