可以相信 AI 開發藥物嗎?AI 能預測分子結構、篩選候選藥物,甚至設計新分子,但這代表藥物一定有效?從動物實驗與人體臨床試驗,到二十多年前電腦模擬遇到的有趣問題,了解 AI 在藥物開發中的角色、限制,以及判斷新藥是否可靠的真正關鍵
滿久以前,我去參加一場教會聚會,和一位工程領域的教授閒聊。
對方知道我的背景,而當時 AI 也才剛開始受到關注不久。他問了我一個問題:
「AI 開發出來的藥物,真的可信嗎?」
老實說,我已經忘記當時怎麼回答他了。
不過,這個問題放到今天,確實值得好好聊聊。現在已經有很多公司將 AI 應用在不同領域,藥物開發也是其中一項。
那麼,AI 找出來的藥物,到底可不可信?
傳統藥物開發,大致會經過幾個階段:
篩選找藥 → 實驗室研究 → 動物試驗 → 人體臨床試驗 → 取得核准上市。
研究人員先篩選找出可能有效的候選藥物,然後實驗室測試,再透過動物試驗評估初步的安全性與藥理作用,之後進入人體臨床試驗,確認藥物的安全性與療效是否足以支持上市。
當然,實際開發流程比這複雜得多,也不是每個候選藥物都能一路闖關成功。
AI 可以參與其中很多環節,從整理研究資料、預測分子結構與結合作用情況,到篩選候選分子、協助設計新藥,甚至幫助分析臨床試驗資料。
但有一件事很重要:
AI 可以幫忙找藥,不代表它已經證明這個藥對人有效。
只要是要用來治療疾病的新藥,最終需要足夠的證據,證明它對人體具有可接受的安全性與有效性。至於動物試驗能否在特定情況下減少或被替代,則是另一個問題,不能直接把 AI 當成免試通行證。
有人可能會覺得,動物試驗已經提供了很多資訊,為什麼還需要做人體試驗?
原因之一,就是人和動物終究不是同一種生物。
以小白鼠為例,人類與小鼠有很高比例的同源基因,但這不代表兩者的生理反應、疾病機轉和藥物代謝都一樣。即使某些基因或蛋白質具有高度相似性,仍可能因為差異而產生不同的藥物反應。
例如,一個藥物在小鼠身上能有效抑制腫瘤,到了人體卻可能因為腫瘤生物學、免疫反應、藥物代謝或其他因素,無法產生預期療效。
反過來說,動物試驗中出現的毒性,也不一定會以完全相同的方式出現在人體。
所以,動物試驗提供的是重要的前期證據,而不是人體療效的保證書。
最後,還是得透過人體臨床試驗,評估藥物是否安全、是否真的有效,以及效益是否足以支持它的預定用途。
要理解 AI 在藥物開發中的角色,可以先回到基礎醫學。
簡單來說,生理學幫助我們理解健康人體如何運作;病理學研究疾病造成的異常;藥理學則探討藥物如何與人體交互作用,以及如何影響疾病。
研究人員試圖找出疾病背後的機轉,再設計或尋找能夠干預這些機轉的藥物,希望讓身體恢復正常,或至少改善疾病狀況。
例如,某種疾病可能與特定蛋白質的異常活性有關,研究人員就可能尋找能抑制該蛋白質的小分子藥物。
問題來了:候選分子這麼多,究竟要先研究哪一個?
這正是電腦運算與 AI 能夠發揮作用的地方。
其實,早在 AI 成為熱門話題之前,研究人員就已經使用電腦程式模擬來篩選候選藥物。透過設定不同的條件,從大量分子中找出可能與目標蛋白質結合、值得進一步研究的候選分子。
約二十年前,我曾經和從事這類研究的研究生聊天。他們提到,電腦程式確實能提供很大的幫助,但也有一些限制。
例如,假設研究人員設定了八個篩選條件,系統最後選出三個候選分子。結果,只是調整這八個條件的篩選順序,竟然又選出完全不同的另外三個候選分子?!
(嗯,電腦很認真地幫你找答案,但你可能還是得先確認:你到底是根據甚麼邏輯找的?)
當然,這是我當年聽到的研究案例,不能直接推論所有分子模擬系統都有相同問題。不過,它確實點出了一個重要觀念:
電腦算得快,不代表輸入的條件、模型假設和最後的結果就一定正確。
而 AI 的能力,也不是單純把傳統電腦模擬加速而已。它還能從大量資料中學習模式、預測分子特性,甚至協助生成新的候選分子。
在藥物研發的早期階段,這些能力確實很有價值。
例如,研究人員可以利用 AI 預測分子與目標蛋白質的結合方式,再進一步分析分子的立體結構、氫鍵、凡德瓦力等分子間作用,以及其他影響結合與活性的因素,協助判斷哪些候選分子值得投入後續研究。
不過,預測能否結合,不等於這個分子一定能在人體內發揮療效。
一個分子即使能與目標蛋白質結合,也可能面臨吸收不佳、代謝太快、無法到達作用部位、產生毒性,或根本無法有效改善疾病等問題。
所以,AI 能幫忙縮小搜尋範圍、提出更有潛力的候選分子,但實驗驗證仍然不可或缺。
我覺得這是個很有趣的問題。
如果 AI 能更準確地預測分子特性、更有效率地篩選候選藥物,甚至設計出更有潛力的新分子,是不是就能縮短藥物開發的時間?
我認為,有這個可能。
但要注意,提高早期研發效率,不等於可以直接跳過後續的安全性與療效驗證。
AI 有機會減少無效的候選分子、改善實驗設計,讓研究資源集中在更值得投入的方向。假如前期篩選做得更好,就有機會減少部分反覆試錯的時間與成本。
但藥物開發不只是找出一個能與目標結合的分子而已。
它還涉及藥物吸收、分布、代謝、排泄、毒性、劑量、安全性與臨床療效等問題。這些事情不是電腦預測出一個漂亮的數字,就能全部交代清楚。
至於動物試驗,未來確實可能隨著替代方法與法規發展,在特定領域逐步減少或被部分取代。但這不代表 AI 出現之後,所有藥物都能直接從電腦模擬進入人體使用。
畢竟,藥物上市的目的,是治療病人,不是證明 AI 的預測能力有多厲害。
AI 可以協助研究人員更快找到候選藥物,也可能提高研發效率、降低部分試錯成本。
但從一個看起來很有潛力的分子,到真正能幫助病人的藥物,中間仍然有一段不短的路。
AI 可以幫忙找路,甚至幫忙規劃比較有效率的路線。但在藥物開發這件事上,找到可能的答案,和證明答案真的正確,是不一樣的兩件事。 這一點,短期內應該還不會改變。
所以,回到當時工程教授問我的問題「AI 開發出來的藥物,真的可信嗎?」我的回答是:
我們真正需要關心的,不是這個藥物是不是 AI 開發的,而是它經過了什麼驗證、累積了多少可靠證據,以及最終的臨床試驗結果如何。如果以上數據結果都闡明安全性與療效,不管是不是AI開發的,都是可信的藥物。"
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