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CASE 03 · 现代中药创新药 · 1.1 类新药研发平台

中药 1.1 类新药研发与
高通量虚拟筛选智能体平台

依托 Linkbot_Plus 多 Agent 协同架构与 RCIO 统一计算范式。打通“正向组方解析 + 逆向靶点发现”双入口,集成 RDKit 分子指纹、AutoDock Vina 结合自由能对接、ADMETlab 五维成药性预测与患者来源类器官(Organoids)体外验证闭环。

180+经典药材量化档案
10,000+天然活性成分 SMILES
6 阶段研发漏斗状态机驱动
100%类器官(Organoids)实验闭环
100%本地驻留·配方与机密 0 上云
探索六阶段研发漏斗与 RCIO 架构 ↓ 查看药理数学与动力学方程
R&D FUNNEL & RCIO PARADIGM

六阶段研发漏斗与统一计算范式

遵循“整车框架先行、数据逐级填充”的工程纪律。将复杂新药研发抽象为六阶段严谨状态机,每一阶段均由标准 RCIO(Retrieve-Compute-Infer-Output)引擎确定性驱动。

PHASE 01
处方/成分发现
双入口引擎
经典方剂解析与疾病靶点反向检索,输出候选方剂与成分群
PHASE 02
药学研究 CMC
工艺可放大性
提取动力学模拟、质量指纹图谱与剂型成型稳定性预测
PHASE 03
虚拟筛选
高通量计算
Lipinski 五规则、AutoDock Vina 自由能对接与 ADMETlab 打分
PHASE 04
类器官验证
核心湿实验闭环
五维元数据追踪、形态学高内涵量化与 4-PL 剂量-效应拟合
PHASE 05
动物/毒理评价
PK/PD 动力学
药代动力学(AUC/Cmax)仿真与器官毒性风险红旗预警
PHASE 06
临床研究支持
适应症与申报
人群生物标志物分层、方案优化与 IND 申报材料自动化生成

底层执行基石:RCIO(Retrieve - Compute - Infer - Output)四步闭环

R
① 知识检索
Retrieve Engine
  • herbs.db 180 味药材量化档案
  • compounds.db 万级分子指纹
  • UniProt / AlphaFold 3D 靶点结构
  • PubMed / 经典方剂权威循证库
C
② 确定性计算
Compute Engine
  • RDKit 分子拓扑描述符提取
  • AutoDock Vina 口袋格点对接
  • ECFP4 摩根分子相似性计算
  • 类器官图像形态学像素量化
I
③ 智能推理
Infer Engine
  • QSAR 药效活性回归预测
  • 多维加权成药性评分卡判定
  • 4-PL 非线性剂量-效应拟合
  • 门控条件通过率自动核验
O
④ 决策输出
Output Engine
  • 苗头/先导化合物优先级榜单
  • GLP/GCP 全链路审计数据溯源链
  • 类器官实验 IC50 剂量分析简报
  • IND 申报级结构化研发档案

端到端全流程数据流与计算拓扑图

入口一 · 正向解析 经典名方与验方 入口二 · 逆向筛选 疾病靶点/蛋白 成分群拆解 药材-成分-指纹 反向配体库匹配 靶点-活性配体 PHASE 03 · 虚拟筛选 AutoDock Vina + QSAR 类药性 / ADMET 三维评分 PHASE 04 · 类器官验证 患者来源类器官 4-PL 拟合 · IC50/SI 评价 IND 先导物
MATHEMATICAL PHARMACOLOGY

高精度药学与计算动力学模型

坚决抛弃主观玄学揣测。平台将分子层面的结合自由能微观力场、类药性综合评分函数与宏观类器官细胞群体量效曲线建立严密数学方程。

MOLECULAR DOCKING SCORING

AutoDock Vina 结合自由能半经验评分函数

计算配体分子构象对接到靶点口袋时的自由能变 $\Delta G_{\text{bind}}$。考虑了高斯距离函数、空间位阻斥力、氢键相互作用与构象可旋转键熵损失:
$$\Delta G_{\text{bind}} = \sum_{i < j} e(d_{ij}) + w_{\text{rot}} N_{\text{rot}}, \quad \text{其中 } e(d_{ij}) = \sum_k w_k f_k(d_{ij})$$
物理项解析: $f_k(d_{ij})$ 涵盖两项高斯吸引项 $\text{gauss}_1, \text{gauss}_2$、斥力项 $\text{repulsion}$、疏水项 $\text{hydrophobic}$ 与氢键项 $\text{hbond}$。$N_{\text{rot}}$ 代表分子柔性旋转键数惩罚。
ORGANOID PHARMACODYNAMICS

类器官高内涵 4 参数 Logistic (4-PL) 量效拟合方程

针对类器官体外药物暴露实验,精确拟合药物浓度与细胞存活率/生长抑制率的 S 型剂量-效应响应曲线,自动输出 IC50 与 Hill 协同系数:
$$E(C) = E_{\min} + \frac{E_{\max} - E_{\min}}{1 + 10^{(\log \text{IC}_{50} - \log C) \cdot \gamma}}$$
参数物理意义: $E_{\max}$ 与 $E_{\min}$ 分别代表上下平台响应值;$C$ 为给药浓度;$\text{IC}_{50}$ 为半数抑制浓度;$\gamma$ 为 Hill 斜率(指示多聚体靶点结合的协同正负效应)。
COMPOSITE DRUG-LIKENESS

多维加权成药性与先导化合物综合评分函数

打破单一指标偏见,融合定量类药性估计(QED)、结合亲和力能级、ADMET 五维理化性质及毒理结构警示(PAINS/Brenk)惩罚项:
$$\text{Score}_{\text{lead}} = 100 \left( w_1 \cdot \text{QED} + w_2 \cdot \frac{-\Delta G}{15} + w_3 \cdot \Phi_{\text{ADMET}} \right) - \sum_{k} P_{\text{alert}}^{(k)}$$
门控标准: 系统设定 60 分为及格基准线。若分子触发 hERG 心脏毒性、AMES 致突变性或高肝毒性警示,$P_{\text{alert}}$ 将强行实施断崖式扣分淘汰。
SAFETY & QC INDEX

类器官选择性指数 (SI) 与高通量 Z-Factor 质控

评估候选药物在病变类器官(如肿瘤/病变上皮)与正常器官模型之间的毒性窗口,并通过 Z' 因子实时验证实验批次可靠性:
$$\text{SI} = \frac{\text{IC}_{50}^{\text{Normal}}}{\text{IC}_{50}^{\text{Target}}} \ge 10, \qquad Z' = 1 - \frac{3(\sigma_p + \sigma_n)}{|\mu_p - \mu_n|} > 0.5$$
双重质控锁: 只有当 $\text{SI} \ge 10$ 时,候选物才被允许推进至动物毒理;$Z' > 0.5$ 表明高通量类器官微流控板无边缘效应,数据具备极高信噪比。
DUAL-ENTRY & ORGANOIDS

双入口驱动与患者来源类器官闭环

告别单一研究路径的局限。既支持从传统中医药经典名方“自上而下”挖掘物质基础,也支持从疾病现代分子靶点“自下而上”反向寻踪中药有效成分。

🌿

双入口智能发现引擎

Dual-Entry Discovery Core
入口一:方剂/证候驱动(正向解析)
输入中医经典名方(如麻黄汤、补中益气汤)或临床经验方,系统基于 `herbs.db` 180 味药材量化档案与成分指数,瞬间解析数百种标志性化学成分群,自动映射并预测所调控的靶点与信号通路网络。
入口二:现代靶点驱动(逆向反查)
输入现代医学确证的疾病突变靶点(如 EGFR、KRAS、TNF-α、PD-1 等),系统反向检索千万级天然活性配体库,并基于成分含量权重反查富集该成分的道地中药材,智能重构具备协同增效潜力的候选新组方。
🧫

患者来源类器官 (Organoids) 闭环

In Vitro Human Phenotype Loop
五维实验元数据严格审计
建立涵盖【样本来源(患者来源/iPSC/商业株)】、【细胞批次】、【给药梯度浓度】、【时间动力学】与【检测方法(ATP活力/凋亡/活死染色)】的五维严密档案,确保实验重现性。
高内涵形态学与干湿实验校准
对接 QuPath/CellProfiler 等图像分析算法,提取类器官表面积、出芽率及核固缩形态指数;通过对比虚拟筛选打分与实际体外类器官 IC50 数据,持续校正分子动力学模型的打分偏倚。
MULTI-AGENT COLLABORATION

Linkbot_Plus 架构赋能:5 大领域科研 Agent 矩阵

系统依托 Linkbot_Plus 核心调度框架,内置 5 大垂直科研 Agent,实现“文献查证 → 处方解析 → 虚拟筛选 → 类器官拟合 → 决策门控”全自动化接力运作。

virtual-screener

虚拟筛选专家
调用 AutoDock Vina 与 RDKit 科学计算栈,批量并发执行构象采样、结合能对接计算与 ADMET 五维打分排序。

formula-discoverer

处方发现专家
负责正向方剂有效成分群拆解与靶点驱动反向检索,构建“药材-成分-靶点-证候”四层异质图网络。

organoid-analyst

类器官分析专家
管理五大组织器官模型库,设计梯度加药方案,自动化执行 4-PL 量效拟合、IC50 计算与 Z' 因子质控。

pipeline-advisor

管线综合决策顾问
基于多维门控规则掌控六阶段状态机,提供 Go/No-Go 推进审批决策,维护完整的全链路合规审计溯源。

pubmed-expert

医学文献与证据专家
毫秒级检索 PubMed、ClinicalTrials 与 FDA/NMPA 药审数据库,提取靶点成药性历史记录与毒副作用证据。

🔒 药企核心资产与商业机密保护:100% 本地优先数据主权

新药研发的先导化合物分子结构、机密组方比例、类器官生物表型读数属于企业的核心生死命脉。Linkbot_Plus 架构将分子指纹计算、对接引擎与多维数据库(`compounds.db`、`herbs.db`、`organoid.db`)完全运行于客户本地服务器或私有 GPU 集群上,彻底杜绝数据外泄风险。

部署本地研发实例
BENCHMARKS & VALUE

中药 1.1 类新药研发范式跃迁对比

对比传统中药新药研发“盲人摸象、经验粗放、耗时冗长”的痛点,平台实现了数字化、高通量、白盒机理确证的划时代跨越。

研发维度 传统中药研发路径 Linkbot_Plus 新药研发智能体平台
候选成分筛选周期 人工逐个提取分离、经验试错,耗时 12 ~ 24 个月 AutoDock Vina 高并发虚拟对接 + ADMET 快速打分,小于 2 小时 完成万级筛选
体外生物学验证 传统 2D 细胞贴壁培养,与人体真实组织异质性严重脱节,假阳性率 > 80% 患者来源 3D 类器官 (Organoids) 模型,高度还原人体现型,预测符合度提升 4.2 倍
多靶点机制阐明 黑盒混合物,难以向药品审评中心(CDE)清晰阐述作用机理 建立“方剂-成分-靶点-通路”白盒因果拓扑图,提供结合自由能与量效严密数学支持
全链路数据合规溯源 纸质记录零散、仪器数据孤立,难以通过严格的 GLP/GCP 飞行检查 数据溯源链(data_lineage)贯穿 P1-P6 六阶段,每个计算与实验决策留痕可审计
数据安全性与机密性 若使用公有云 AI 工具,商业机密配方存在泄密风险 100% 本地第一数据主权,算法与多维 SQLite 数据库全封闭运行在局域网
ECOSYSTEM & CROSS LINK

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除中药 1.1 类新药研发外,Linkbot_Plus 还在现代中药制剂智能孪生、异质图靶点预测及量化金融推演等领域实现了深度的复杂工程赋能。

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