9月21日，上海智峪生物科技有限公司（簡稱“智峪生科”）宣布，公司正式推出高通量、高精度、全生态、全流程生物計算平台“峪雲ZCloud”，以解決大分子結構計算、分子結構模拟、藥物設計、酶工程、大分子設計（包括蛋白、核酸、以及其複合物）等領域内計算問題。

智峪生科成立于2021年，定位于AI 蛋白質結構計算與設計平台型企業，主要服務于新藥研發、合成生物，目标是實現蛋白質預測、設計、生産的自動化：從蛋白質序列的設計，到DNA合成的自動化，氨基酸序列的表達，蛋白質的合成、純化及功能的驗證。

據智峪生科王晟博士介紹，“公司緻力于為客戶在複雜、有挑戰性的藥物研發項目上提供低成本、高效率的一站式解決方案，即基于AI的高精度計算服務不止能輔助新藥分子發現，還能部分代替臨床前試驗，讓AI真正從研究實驗走向工業化應用與生産。”據了解，王晟曾數次在國際蛋白質結構預測的頂級賽事CASP上獲得突出成績，曾為騰訊AI Lab前高級研究專家。

此前智峪生科已推出了包括FastAF2、PointSite、Docking、Virtual screening等在内的多個服務模塊，累計服務了超過50多家生物科技企業及學術機構。此次峪雲ZCloud的推出則是将公司積累的各類服務模塊進行了一站式生态整合，以實現計算精度和速度工業數量級的跨越。

企業供圖

王晟介紹到，“目前，中外在AI輔助制藥領域基本處于同一起跑線，智峪生科希望将ZCloud打造成為生命科技的‘EDA（集成電路設計軟件）’，自主研發核心技術，讓當前半導體領域面臨的‘卡脖子’風險不在生命科技領域重現。”

根據Anfinsen法則，蛋白質的氨基酸序列決定其三維結構，同時三維結構又是蛋白質行使其生物學功能的基礎，直接關系到人類對疾病成因及治療手段的探索。但由于蛋白質的多級結構和複雜的相互作用，使得精确預測三維結構充滿挑戰。

2020年，由DeepMind研發的AlphaFold2橫空出世，在多數蛋白質單體結構預測中首次達到與實驗誤差接近的準确性，極大影響了蛋白結構預測以及相關領域。但由于AlphaFold2并未公布訓練代碼，且代碼基于JAX框架與TPU硬件實現，高度依賴Google内部生态系統，因而對于絕大多數生物科技企業及研究者而言，AlphaFold2在使用上具有較大的限制。另一方面，AlphaFold2龐大複雜的模型，緻使其數據處理與訓練代價高昂，對大多數研究者來說較難承受。

為此，智峪生科選擇在AlphaFold2的基礎上進一步叠代升級——在保證預測精度的前提下，對各模塊的計算效率進行了工業級别的提升改進并整合，實現蛋白質開發工作與合成生物的全流程自動化。據王晟透露，“面對一個長度為655的蛋白，AlphaFold模型需要耗時11個小時才能完成預測。現在ZCloud平台下的fastAF2模型僅需6分鐘就能将目标蛋白篩選出來，加速了110倍。”

圖片來源：智峪生科ZCloud平台 fastAF2在線預測

目前，除了蛋白質結構計算外，峪雲ZCloud平台上還提供了多套生物計算領域前沿算法，譬如蛋白質結構建模fastAF2、蛋白質設計算法SWORD、絕對自由能計算(autoFEP)、口袋尋找(PointSite)、和分子對接和篩選（autoLigand）等，涵蓋了大分子設計、分子模拟、自由能計算、藥物分子發現、序列與結構檢索等諸多領域，以滿足藥物研發或合成生物學元件設計過程中的序列優化、高通量結構預測、結合位點預測、虛拟篩選、自由能微擾等多種應用場景。

且據介紹，上述應用并非簡單的堆砌，公司的目的還是在于要打通不同算法之間的使用壁壘，将各個子模塊串聯為一個完整的、彼此支撐的生态；而針對不同的問題，各個模塊可以任意組合搭配，進而豐富可應用場景。

另外，峪雲ZCloud平台還着重在操作使用層面進行了優化，提供簡易操作的界面與可視化的視圖工具，方便用戶使用；此外，借助“私有雲 公有雲”的模式，峪雲ZCloud平台還打造了從結構出發、高通量篩選再到先導物優化、分子評估推薦以及合成生物學相關模塊的全産業鍊條服務。

峪雲ZCloud應用效果及模塊效果展示

在應用層面，王晟指出，目前在新藥研發領域，峪雲ZCloud已涵蓋了藥物研發的各個環節，可幫助生物醫藥企業“一鍵”完成新藥研發前的蛋白質相關研究工作。“後續藥企隻用參照計算結果，即可順暢完成藥物發現的工作。”

至于在合成生物領域，根據其原理，合成生物學采月工程學“自下而上”的理念，即從系統表征自然界具有催化調控等功能的生物大分子，使其成為标準化“元件”，到創建“模塊”、“線路”等全新生物部件與細胞“底盤”，構建有各類用途的人造生命系統。從基礎來看，合成生物學需要設計和實現各類底層元件，比如催化元件、調控元件、感應元件和結構元件等。

為此，智峪生科除了在核心催化元件（例如酶）的設計與改造上取得突破外，ZCloud平台上的一系列算法已打通了單體核酸（如：RNA）以及蛋白-核酸複合物的結構計算，實現了調控元件的精準設計；基于RNA的調控元件許多重要功能特性，可在合成生物學領域進行廣泛探索；此外，通過其标準化和自動化設計，能在一定程度實現合成生物學所許諾的“工程設計”理念。

而配合智峪生科自研的ZPod一體化“微型”數據中心使用，峪雲ZCloud的性能還能有所提升。用戶可通過采購多個 ZPod 來實現線性擴展以獲取更強大的計算能力，而多個 ZPod 存儲和計算算力的彈性擴容可确保用戶“無感知”提速。據悉，ZPod是一個HPC 異構集群，它通過使用當前最新的CPU、GPU、網絡和存儲硬件，确保集群的聚合IO、計算、通訊以及線性擴展能力得到最大優化。

據悉，峪雲ZCloud平台各模塊已被廣泛使用，上線12個月已經有50多家生物科技企業及學術機構通過峪雲ZCloud模塊完成了50多萬個蛋白與核酸結構的預測，并挖掘出了之前未被發現的新酶，推動了諸如人體健康、猴痘候選疫苗、動物免疫、生物合成制品等現實世界問題研究。

公開資料也顯示，基于蛋白質結構預測，上半年智峪生科就與引加生物合作主要聚焦在高端困難蛋白原料和輔助試劑的開發和生産、與維亞生物則在高通量輔助藥物設計和新藥分子發現方向展開合作。此前王晟也表示，希望通過與産業方和學術機構的各類合作，讓“AI 分子設計”落地到實際項目中，譬如“研究某微生物重要靶點，治療該微生物感染的潛在藥物分子；為ADC藥物尋找最合适的短肽linker；為藥物研發平台進行機理解釋和分子優化設計......”

按照智峪生科的設想，上遊端，依靠蛋白質結構預測和設計能力，公司可以根據客戶的需求解決成藥過程中的痛點難題，也為公司自身合成生物學産品打好基礎；下遊端，公司掌握了包括放大、工藝研發、菌種設計、代謝工程在内的種種生産工藝，依照上遊産出的預測及設計結果開啟合成生物學領域布局，最終實現“一站式”服務。

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