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【天使讲堂】AI虚拟器官:从数字孪生到生物医学智能仿真

【天使讲堂】AI虚拟器官:从数字孪生到生物医学智能仿真

2026522日至24日,上海天使会"科创天使计划"二期七模块暨三期四模块活动在上海成功举行。

在科创前沿模块中,复旦大学药学院教授、上海青年科学家俱乐部成员、多次入选全球前2%顶尖科学家庞志清与无限源智能科技创始人、CEO高明远以"AI虚拟器官——从数字孪生到生物医学智能仿真"为主题进行了分享,展示了AI与数字孪生技术在生物医学领域的创新应用与深远潜力。

AI虚拟器官:继AI药物研发之后,更接近临床的关键基础设施

分享嘉宾:

复旦大学药学院教授、上海青年科学家俱乐部成员、

多次入选全球前2%顶尖科学家 庞志清

AI虚拟器官八大核心能力重塑生物医学边界

庞志清指出,AI虚拟器官(AIVO)是融合人工智能、多尺度生理建模和组学大数据前沿技术,通过构建器官组织的高保真数字孪生体,实现器官功能、疾病进程、药物反应与治疗效果的精准动态仿真。

如果说当前流行的AIVCAI虚拟细胞)是在细胞和分子级别进行动态仿真,那么AIVO则是在器官级别实现精准动态仿真,未来终极目标则是实现整个人体的数字孪生。

庞志清归纳了AI虚拟器官的八大核心能力:一是大规模虚拟筛选,降低药物研发筛选成本与试错成本;二是预测个体对器官的响应;三是整合多组学数据挖掘识别疾病新分型;四是通过动态仿真揭示疾病调控节点与干预靶点;五是实现"一人一模型"的个体化精准医疗;六是以真实类器官和临床回顾性数据迭代模型,实现实验数据-模型闭环;七是识别耐药标志物;八是进行临床安全性与有效性评估,筛选高应答人群,大幅提高临床成功率。

他展示了团队基于上万例泛癌多组学数据建立的肿瘤基础模型"Omics"。该模型可对任意肿瘤进行微调获得专有模型,用于肿瘤分类、患者生存情况预测,以及针对三阴性乳腺癌等疾病亚型寻找独特生物机制。

团队还发现三阴性乳腺癌对免疫源性死亡、铜死亡、铁死亡及焦亡等方式较为敏感,并已通过实验证实。

商业化拐点的四大驱动力

庞志清认为,AI虚拟器官正面临商业化拐点,得益于技术突破、高质量生物医学数据积累、药企降本增效压力,以及监管层面的逐步开放。

他特别提到,FDA已明确要求3-5年内减少甚至不使用动物实验,这极大催生了类器官与AI虚拟器官行业的发展。目前,已有AI工具获得FDA认证,可用于新药审评申报。

AI虚拟器官的壁垒体现在四个环环相扣的层面:一是高质量、多中心、多模态、高标注的数据壁垒;二是将AI算法与生理机制、多尺度参数模型融合的算法壁垒;三是类器官与临床数据交叉验证的可靠性壁垒;四是深度嵌入新药研发、临床诊断等业务流程的场景壁垒。

中国市场:资源丰厚,缺乏整合平台

庞志清强调,中国拥有全球最大的临床资源、庞大的患者基数和完善的医疗体系,类器官产业也在快速兴起。

但目前国内市场仍缺乏能够将数据、模型验证和场景应用整合一体的平台性公司。

他建议,评估具体项目时应关注四个维度:是否有真实的数据闭环、是否切入高价值早期场景、是否有可验证的效果与案例、是否具备从项目走向平台的潜力。

无限源智能科技:全球首家AI虚拟器官商业化实践

分享嘉宾:

无限源智能科技创始人、CEO 高明远

"湿实验""硅基实验"

高明远指出,传统药物研发平均耗时12年、投入26亿美金、失败率高达90%,根本原因在于无法看到药物进入人体器官后分子层面的真实反应。

动物实验存在跨物种偏差和伦理问题,类器官则存在培养周期长、批次间差异大、无法重复使用等瓶颈。AI虚拟器官的核心价值,正是将生物"湿实验"变为计算机可模拟推演的"硅基实验"——在数字化领域看见药物进入人体后的反应。

他介绍,FDA20254月发布的路线图白皮书中明确要求,未来3-5年后若需进行动物实验须单独申请例外,这意味着动物实验在FDA框架下可能逐步退出。从产业、资本、学术、监管四个维度,AI虚拟器官的基础设施地位已形成共识。

三大技术平台与干湿融合新范式

无限源智能科技构建了三大技术平台:一是复杂物质成分组合模型(相关成果发表于Nature Communication),二是生物机制阐释与靶点预测模型,三是智能递送设计平台。

高明远用"饱读诗书的小学生""数字孪生实验机器"的对比,阐释了通用大模型与垂直模型的本质差异:通用大模型只能基于历史规律给出推测,而AI虚拟器官模型能够投入化合物、推演其在器官层面的因果链条与通路变化,实现真正的因果建模。

在消费医疗领域,无限源智能科技与珀莱雅达成1000万元战略合作协议,在其年销售额50亿级别的产品线上,通过构建虚拟皮肤模型,对30余种候选化合物的协同与拮抗作用进行排名,发现其中5-6种化合物存在互相拮抗、抢占靶点等问题,为产品配方优化提供了量化依据。

在制药领域,团队为一家知名中药上市公司提取233种化合物,通过模型找到核心协同作用,证明其方剂在哪些基因、哪些靶点、哪些细胞上发挥作用,帮助其建立严谨的西方医学表达体系,推动中药全球化。

商业模式:从POC验证到CRO服务

高明远介绍了围绕三大技术平台展开的商业模式:面向消费品领域的OXY平台,以SaaS服务加API订阅切入,通过POC项目验证后转化为原料贸易;面向制药公司的NATURAL平台,以POC验证推模型API订阅,并转化为CRO服务;同时通过数据治理与标准化,回流提升模型准确性。

公司目前处于早期商业化阶段,与珀莱雅、北欧油脂公司AAK、中药上市公司等已有落地合作,POC验证项目单价约80万元,API订阅年费约四五十万元。未来更高利润的CRO服务和原料供货业务将逐步释放。

高明远表示,公司的战略定位是让AI虚拟器官成为生命科学领域药物研发的"水电煤"——让每一个药物研发决策都在虚拟器官上得到验证。

也许在三年后,药监局的审批员不仅能拿到一份临床人体报告,还能同时拿到一份AI虚拟器官的筛选报告。

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