创新药研发的认知换代：统一化自研管理，AI实现生态布局

上海复星医药（集团）股份有限公司

摘要

在当前时代趋势下，创新药研发逐步成为药企的药物研发着力点。然而，新药的研发过程往往高投入、高风险，如何将数字化工具与新技术应用于研究与开发的过程，帮助药企降低风险、迅速开发新药、缩短新药的上市时间，是一个值得关注的高潜力领域。上海复星医药（集团）股份有限公司（以下简称“复星医药”）在医药研发数字化转型中进行了大量的理论研究与探索实践，在企业内部建立统一的基础数据库，独立开发了INNOX药物研发项目管理系统，充分利用大数据、人工智能等新一代信息技术，助力研发创新。复星医药借助自动化、物联网、人工智能和大数据数字技术，推进数字化转型，增强创新研发能力，提升产品质量，降低运营成本，构建竞争优势。

带着这些问题进入案例

1.如何充分利用大数据、人工智能等新一代信息技术，推进药企数字化改革，建设完备的研发管理流程与研发项目管理平台？

2.针对创新药研发的高投入和高风险，如何将数字化手段应用于药物研发的部分过程性阶段，提升药物研发的效率？

一、场景透视：新药上市高风险、高投入，寻求数字化手段，提升研发效率

在“十四五”规划、新冠病毒感染疫情防控及仿制药“带量采购”的推动下，“创新药”一词成为人们关注的焦点。作为中国创新的重要组成部分，新药研发不仅关乎国民健康，也推动着生物医药产业的发展。但值得注意的是，药品研发是一个高风险、高投入的过程。有一个针对新药研发常见的说法——“双十定律”：一种新药自药物研发至上市投产，都必须经过体外研究、临床前动物研究，以及临床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期等一系列研究，无捷径可行。这个过程平均需要10～15年，费用至少在10亿美元以上。高投入、高风险不足以概括一种原创新药的“九死一生”。在研发阶段，大量药企对研发核心系统的使用处于起步阶段，大量研发相关非结构化数据还未被高效利用，如何将数字化工具与新技术应用于研究与开发的过程，帮助药企降低风险、迅速开发新药、缩短新药的上市时间，是一个高潜力领域，值得未来不断发掘。

二、经历与思路：完成数据基础搭建，自研管理平台，AI助力研发创新

复星医药在医药研发数字化转型中做了大量的理论研究和探索实践，数字化建设主要从以下几个方面展开。

第一，在企业内部建立统一的研究与开发基础数据库，使研究与开发中的各种数据电子化、标准化，同时使企业中的基础数据库能够实现数据共享。

第二，独立开发了INNOX药物研发项目管理系统，搭建了药物研发基座平台，制定了标准化研发流程，并在研发基座平台的基础上进行了研发流程集成，促进研发数据整合、开发与利用，实现对研发进程、研发费用与研发质量的管理与控制，最终提升实验效率并加速药物研发进程。

第三，在新时代充分利用大数据、人工智能等新一代信息技术，助力研发创新。复星医药与以大数据和人工智能为核心的信息技术服务企业进行了广泛的合作，探索人工智能与大数据在药物研发方面的应用及在临床试验期间的使用，减少研发成本，缩短研发周期。

复星医药药物研发类主要系统如图1所示。

三、技术与策略：构建统一数据库，研发体系推动创新

1.构建统一的药物研发基础数据库

复星医药已建立企业内统一的研发基础数据库，包括电子实验记录、仪器原始数据、化合物/生物样品数据和生物活性数据等，使研究和开发中的各种数据电子化和标准化，实现了企业内基础数据库数据共享，如图2所示。

创建实验室信息管理系统（LIMS）、电子实验记录本（ELN）、化合物管理系统（CMS）、色谱管理系统（CDS）等提升实验室管理水平。通过提供规范、合理的流程管理，使样品分析的各个环节有机地协调起来，方便实验室中各种信息的存储、管理和应用，也为实现实验室工作自动化创造了条件。

数字化临床研究管理模式有助于原本主要依靠人力进行的临床研究工作实现更加有效的管理与分析。临床研究电子数据采集系统（EDC）、药物警戒系统（PV）、电子患者报告结局系统（ePRO）和临床实验主文档系统（ETMF）使不同阶段的系统与临床研究项目管理系统（CTMS）互联互通，实现了从数据到人的整体打通。

医院数字化程度的提升带来了海量的临床数据。这些临床数据经整理和结构化后，可为药物研发阶段提供真实数据，可应用于药物上市或已经上市药物适应症拓展等方面，以及研发药品的生物标志物以精准化目标人群。

2.自主开发INNOX药物研发项目管理系统，构建医药研发基座平台

INNOX是复星医药自主开发的药物研发项目管理系统，基于敏捷化的开发模式，完全自主研发，可不断进行迭代优化，以满足不同阶段的业务需求与变化，如图3所示。它融合了具有复星医药特色的药物研发项目的管理理念与方式，目标是打造满足不同条线、业务职能要求的综合性管理平台；配合研发、财务管理条线共同摸索并开发出既满足集团条线管控要求，又尽可能简化用户操作的系统功能。另外，平台将作为药物研发全生命周期项目管理的主干，横向贯穿研发、开发阶段，纵向逐步集成各职能部门的子系统，打通各系统业务数据交换壁垒，降低沟通成本，提升研发的整体效率。

1）建立项目标准化管理平台

标准化管理平台可提升研发业务的标准化与规范化管理水平，以标准驱动研发业务的开展，降低人为因素对业务的干扰，同时不断优化项目中的经验，通过对标准的积累，包括进度组织标准、成本标准、流程标准、交付成果标准，最终实现项目的过程与标准的无缝对接与融合。

2）建立项目任务化协作平台

任务化的协作平台可缩短研发项目的时间，通过平台可自动化地按研发的业务过程，给资源分发与其相关的任务内容，并关联其任务开展所需要的所有要素，如流程、交付成果、注意风险等，减少PI（主要研究者）在项目中的协调与管理成本，加速研发项目开展的效率。

3）建立动态预算管控平台

实现研发人、机、材、费的动态预算控制，动态反映每个项目成本的消耗与风险，通过系统把成本的发生过程与合同、工时、费用及外部OA、ERP系统无缝对接，并在每一笔业务发生的起点动态控制成本的量、项、价，保证在成本可控的状态下项目能够有序开展。

4）建立研发成果管理平台

由于研发过程中会产生大量不同版本的文件，为了减少重要资料的丢失，同时避免不同版本文件管理不善而造成的研发问题，通过项目计划与交付标准的联动，自动收集与归档研发全过程的文档资料，对不同的资料文件可清晰地进行版本控制。

5）建立可量化的绩效管理平台

实现数据化、可量化的研发人员的绩效评价，通过系统把人员考核所需的考核要素与研发过程产生的项目数据自动关联，对参与研发项目环节的人员进行过程考核，减少人与人之间的绩效评价冲突，最大限度地反映研发人员的绩效成果。

3.充分利用大数据、人工智能等技术，助力研发过程性创新

人工智能技术的快速发展正在加速药物研发的各个环节，从疾病机制的发现到结构的预测，以及小分子药物的优化、抗体的优化等多个阶段，帮助药物研发人员进行更好的设计和优化。复星医药与聚焦大数据、人工智能信息技术服务的企业进行了广泛协作，共同探索人工智能、大数据等技术在药物研发、临床试验过程中的应用，以降低研发成本、缩短研发周期。AI技术在药物研发领域的应用概览如图4所示。

1）AI+靶点药物设计

通俗来讲，若将疾病比喻成锁，则它的靶点就是锁芯，若发现了锁芯并对它的立体结构和理化性质进行研究，人们就可以进一步依据锁芯给它配备一把专属钥匙，而新药就是这把专属钥匙。

通过对靶点的结构及理化性质大数据的学习，对药物片段理化性质的学习，对成功上市及研发失败的药物结构、理化性质与相关靶点结构及其理化性质的规律的学习，不断完善模型，并根据规则设计具有潜在可能的化合物，从而从凭借经验靠猜测、试错的方式做药到根据靶点进行药物设计开发，逐渐实现精准研发。

2）AI+化合物筛选

借助深度学习技术实现从药化、生物学海量数据中发掘有效信息，甄别化合物，并且对其理化性质、成药性质及毒性风险进行精确的预测。在机器学习算法和算力提升的基础上，AI技术可以发展一种新的虚拟筛选方法，提高筛选效率。此外，AI图像识别技术还可以用于高通量的筛选，助力化合物筛选与优化。

3）AI+晶型预测

晶型变化可使固体化合物的化学性质（如溶解度、稳定性和熔点）发生变化，导致临床上用药差异及化合物毒副作用、安全性不同。仅仅依靠人工得到稳定性强、溶解度高的晶型要花很多时间，成功率也非常低。通过深度学习能力与认知计算能力的培养，AI能够实现药物晶型的有效动态配置，更快、更准确地发现良好的晶型。

4）AI+临床前辅助研究

临床前期研究要求进行药效学、药动学、毒理学及药剂学的研究，主要对候选药物吸收、分布、代谢、排泄和毒性（ADMET）等方面进行预先预测，并对候选药物在临床试验后进行概率评价，提高了后续临床试验成功的可能性。在临床前期研究阶段，使用深度神经网络算法，高效地提取结构特征，可以进一步提高ADMET属性预测精度。

5）AI+临床试验辅助研究

临床试验是新药研究过程中最漫长、花费最多的一个环节。目前药物临床试验因病人队列的选择及临床试验过程中病人监控不到位而成功率较低。一般情况下，10种进入临床试验的化合物，仅有一种能够进入市场。在临床试验环节中，机器学习和自然语言处理可用于协助临床试验设计、患者招募及临床试验数据处理。

四、收效复盘：云计算布局形成，研发制造标准确立

复星医药在数字化转型这条路上做了大胆而卓有成效的探索和实践，围绕药企数字化改革，制定长短期数字化战略规划与愿景，如图5所示。目前，在数字化新基建方面，复星医药企业SD-WAN网络搭建、云计算及数字化平台已经有了全球化的布局；在数字研发方面，复星医药已上线自研INNOX药物研发项目管理平台，为研发赋能打造坚实的数字化底座；在智能制造方面，复星医药已完成智能制造顶层规划并编制智能制造标准指南，为后续项目落地和推广提供了战略保障；在数据治理方面，复星医药已经迈出了坚实的步伐，初步形成企业数据资产平台。

五、经验划重点

数字化转型是中国医药制造企业迈向创新型技术型企业、增强企业市场竞争力行之有效的途径。目前，生物科技前沿技术持续取得重大突破，生物科技创新和进一步发展已经离不开大数据和人工智能等新一代信息技术的深度融合。借助自动化、物联网、人工智能和大数据数字技术的推动，世界各国医药制造企业不断创新发展。数字化转型是医药制造企业增强创新研发能力、提升产品质量、降低运营成本、构建竞争优势的必由之路。未来，复星医药将着手建设全球化的统一数字化应用云平台，打造端到端研发数字化解决方案。从研发、制造、供应链、营销全面布局并扎扎实实落地。在此基础上，积极引入AI技术，提前布局AI应用，由数字科技创新部门牵头搭建AI大数据管理平台，可联合华为等科技企业，协同对应部门/事业部商讨潜在行业需求，并依托自身或联合外部能力设计基于大数据的解决方案，逐步形成医药大数据生态体系。

推荐语

药物研发是一种高风险且高收益的工作，作为我国药企的龙头，复星医药积极将数字化工具与新技术应用于研究过程，帮助药企降低风险、迅速开发新药、缩短新药的上市时间。复星医药在药物研发数字化转型中进行了大量的理论研究与探索实践，在企业内部建立统一的基础数据库，独立开发了药物研发项目管理系统INNOX，搭建企业数字化管理系统集成平台，构建数据仓库和指标库，制药、器械、诊断板块的海内外子公司多个系统接入集团的数据仓库，实现了多个主要指标的可视化分析。未来，复星医药将充分利用大数据、人工智能等新一代信息技术，助力企业研发方面创新，提升新药研发的效率与成功率。复星医药将数字化技术与实际业务结合，是数字化创新型企业的典型代表。

案例主体介绍

复星医药成立于1994年，是中国领先、创新驱动的国际化医药健康产业集团，在业务领域策略性布局医药健康业链，直接运营的业务包括制药、医疗器械与医学诊断、医疗服务，并通过参股国药控股涵盖医药商业领域。

复星医药将在“4-IN”战略的指导下，秉承“创新转型、整合运营、稳健增长”的发展模式及可持续发展理念，通过数字化手段，助力药物研发进程，提升新药研发的效率与成功率。