AIDD(AI 药物研发)国内外趋势与开源技术全景

报告日期 2026-09-07 · 面向生物信息岗位 · 数据截至 2026 年 9 月上旬
产业趋势开源算法结构预测生成设计 虚拟细胞科研智能体小核酸 / siRNA

〇结论先行

#结论可信度
1AIDD 已进入临床验证期:全球 AI 驱动临床管线 179 个(2026-06),9 个 III 期;英矽智能 Rentosertib 是全球首个 AI 端到端发现靶点 + 生成分子推进至 III 期的药物。高
2技术主线从"结构预测"转向"结构+亲和力+生成的统一引擎"。IsoDDE(2026-02)是分水岭:分布外泛化 23.3%→~50%,抗体-抗原 DockQ>0.8 达 39%(AF3 为 17%),亲和力打平/超越 FEP+。高
3最强模型正在退出开源:IsoDDE 完全闭源(代码/论文/方法皆不公开),xTrimo V3、AlphaFold3、BioNeMo 均已商业受限。核心研发依赖闭源 API 有断供与不可复现风险。P0
4开源栈已够用:Boltz-2(MIT)、Protenix-v1(Apache-2.0,字节,同预算追平/超 AF3)、OpenDDE(Apache-2.0)、Evo 2(Apache-2.0,40B,权重+数据全开)。高
5范式跃迁:从"模型"到"智能体"。Science 2026-07-09 的 Biomni —— 443 题基准 57%(Claude Code 42.8%),罕见病诊断 110min→3min,设计的克隆方案湿实验一次成功。高
6虚拟细胞遭遇硬约束:Nature Methods 指出深度学习扰动预测尚未超过简单线性基线;约 22 万细胞即达数据瓶颈,scaling law 在该领域部分失效。别被参数规模叙事带偏。P1 纠偏
7小核酸方向正在被生成式方法重写:siDiff(离散扩散 de novo,hit-rate +30%)、SpeciMiR(2.2M miRNA-mRNA 对)已跳出"打分排序"旧范式;但公开基准几乎全是未修饰 siRNA,与真实药物的全修饰 siRNA 存在系统性分布偏移。P0(直接相关)
8国内四极:华为(昇腾+盘古)、深势(Uni-Fold/DPA4/Hermite/UniLab OS)、百度(HelixFold3/S1)、字节(Protenix 真全开源)。2026H1 国产创新药 31 款获批、对外授权超 1000 亿美元。高

一产业与市场:从概念到临床验证

179
全球 AI 驱动临床管线
2017 年仅 4 个 · 其中 9 个 III 期
−40%
AI 带来的上市时间压缩
13 年 → 8 年(ARK Big Ideas 2026)
4×
研发成本下降
24 亿美元 → 7 亿美元
6%
AIDD 渗透率
全球研发投入约 3130 亿美元
$46–51亿
2026 年市场规模
CAGR 24.8%(至 2033)
31 / 38
2026H1 国产创新药获批占比
对外授权交易额 >1000 亿美元

已进入 III 期的代表性 AIDD 分子

分子机制 / 亮点
Rentosertib (INS018_055)英矽智能,全球首个 AI 端到端发现靶点并设计分子、推进至 III 期
ZasocitinibTYK2 JH2 皮摩尔级亲和力 + 家族选择性(区分 TYK2 / JAK1 JH2 口袋)
Zovegalisib通过 MD 模拟捕捉突变型 vs 野生型 PI3Kα 的动态结构差异
GB-0895在亲和力 × 半衰期 × 特异性多维空间做全局优化设计

资本与 BD(2026)

判读:BD 交易从"买管线"转向"买平台/买算力"。对生信岗位的含义 —— 平台工程与数据闭环能力的溢价,正在高于单点算法能力。

二技术图谱:七层能力栈(2026 版)

L7  科研智能体层     Biomni / Claude Science / PharmMaster / BioNeMo Agent Toolkit
L6  虚拟细胞与多组学  STATE / AURA CellOS / 灵枢细胞 / scGPT / Geneformer / TranscriptFormer
L5  生成设计层        REINVENT 4 / RFdiffusion+ProteinMPNN / DiffSBDD / siDiff / SpeciMiR
L4  打分与 ADMET 层   Boltz-2 亲和力 / FEP+ / Chemprop / ADMETlab 3.0 / DrugCLIP
L3  结构预测与共折叠  IsoDDE(闭) / AlphaFold3 / Boltz-2 / Protenix / Chai-1 / HelixFold3 / OpenDDE
L2  序列基础模型      Evo 2 / ESM 系列 / Nucleotide Transformer / RNA-FM / Uni-RNA
L1  数据与基准设施    ChEMBL / PDBbind / TDC / Polaris / OpenBind / OpenADMET / FoldBench
竞争焦点已从 L3(结构预测,基本被解决)上移到 L4+L5(能否同时给出可信的亲和力和可合成的分子),并在 2026 年快速上移到 L7(能否自主编排工具链、跑通干湿闭环)。

三开源算法与平台全景(重点)

3.1 结构预测 / 共折叠(co-folding)

模型机构License关键能力与数据
Boltz-2MIT Jameel ClinicMIT首个全开源接近 AF3 精度;联合预测复合物结构 + 结合亲和力;首个接近 FEP 精度的 DL 方法,快约 1000×。输出 affinity_probability_binary(hit 发现阶段判 binder/decoy)与 affinity_pred_value(log10 IC50,先导优化)—— 两者用途不同,勿混用。生信首选。
Protenix v1字节跳动Apache-2.02026-02 发布,首个在相同训练数据与推理预算下达到/超越 AF3 的全开源模型;Transformer+Diffusion,支持蛋白/DNA/RNA/小分子;可微调、可商用。
OpenDDEAureka(上海+加州)Apache-2.0655M 参数,41.4 万 GPU-小时;抗体-抗原共折叠 PXMeter-AB 51.0%、FoldBench-AB 70.0%、2026ARK-AB 66.4%(top-1),oracle 选择升至 65.9 / 81.9 / 80.1%。定位为可扩展的"结构推理核心"。
Chai-1 / Chai-2Chai Discovery开源(Chai-1)全原子共折叠;Chai-2 主打 de novo binder 设计。辉瑞已签定制协议。
HelixFold3 / 3.2 / S1百度 PaddleHelix学术开源 / 商业 API国内首个对标 AF3;支持 SMILES 侧链修饰、距离约束;HelixDesign-Binder(2025-05)已把它变成 binder 设计工作流。免费层只到学术,商用需付费 API。
OpenFold / OpenFold3OMSF 社区Apache-2.0AF 的可训练复现;OpenBind 用 OpenFold3-p2 做靶点级微调,显著改善 pose 预测与虚拟筛选。需要自有数据微调时首选。
IsoDDEIsomorphic Labs完全闭源分布外(<20% 相似度)成功率 23.3%→~50%;抗体-抗原 DockQ>0.8 达 39%;亲和力匹配/超越 FEP+(FEP+/OpenFE/CASP16);Cereblon 隐藏口袋秒级发现(人类耗时 15 年)。只能作参照基准,不可依赖。

3.2 序列基础模型

模型规模 / 数据License用途
Evo 240B / 7B;12.8 万基因组、9.3 万亿核苷酸;StripedHyena 2;1M bp 上下文Apache-2.0(权重+代码+数据全开)变异效应零样本预测(BRCA1 / ClinVar / SpliceVarDB)、基因组尺度生成、染色质可及性可控设计(已在人/鼠细胞验证)
ESM 系列 / ProtTrans / SaProt蛋白编码器开源表征、突变效应、结构(ESMFold)
RNA-FMRNA 语言模型开源OligoFormer 的嵌入来源;siRNA / mRNA 表征
Nucleotide Transformer / DNABERT / HyenaDNA基因组开源调控元件、基因组注释
Uni-RNA / Uni-Mol / DPA深势部分开源分子表征、原子级势函数

3.3 分子生成与优化

工具类型适用场景
REINVENT 4强化学习分子生成(AZ / Pfizer 血统)工业界最广泛使用的生成工具,支持自定义打分函数做多目标优化
ChemformerTransformer 分子生成(AZ)可微调的序列级生成 / 性质预测
RFdiffusion + ProteinMPNN蛋白/抗体骨架生成 + 序列设计de novo binder、酶工程、疫苗支架
DiffSBDD / PocketCrafter基于口袋的 3D 生成结构驱动的骨架跃迁
DiffDock / Gnina扩散对接 / DL 增强 docking无口袋先验的对接与筛选
DrugCLIP对比学习,口袋-小分子匹配全基因组规模超高通量筛选(宣称单日 10 万亿次匹配)
AiZynthFinder逆合成规划可合成性把关(防"幻觉分子")

3.4 ADMET 与打分

3.5 数据与基准设施(常被忽略,但最该先建)

资源内容使用建议
ChEMBL 34+240 万+ 化合物、2000 万活性、1.5 万靶点靶点专属生产模型首选
Therapeutics Data Commons按任务组织(ADMET / HTS / DTI / 生成),带 leaderboard 与抗泄漏切分任务级评测首选
Polaris新一代基准平台与 TDC 互补
MoleculeNet~70 万分子 / 17 个数据集与已发表基线对比时用
PDBbind~1.9 万复合物结构-based 亲和力
FoldBench / PXMeter / 2026ARK-AB共折叠与抗体-抗原基准评估结构模型
P0 提醒:scaffold split 相比 random split 通常掉 5–15 个 ROC-AUC 点;ChEMBL assay 噪声决定约 0.5–0.7 log RMSE 的精度天花板。任何"ROC-AUC 0.95"的结果,先问切分方式。

3.6 虚拟细胞 / 单细胞基础模型

模型机构要点
STATEArc Institute(2025-06, Cell)SE(1.67 亿细胞)+ ST(1 亿+ 扰动细胞,70 种细胞背景);跨细胞环境泛化,扰动效应区分能力提升 >30%;配套 Cell-Eval
Geneformer / scGPT / TranscriptFormer / UCE学术界开源可微调,实验室自建的起点
AURA CellOS百曜科技(2026-07)全球首个 LLM-JEPA 架构虚拟细胞世界模型,12B 参数,3.905 亿人单细胞;Pearson_edist 0.619(TranscriptFormer 0.373),细胞注释生物保守性 0.792;VCC 决赛全球第二
灵枢细胞 Lingshu-Cell阿里达摩院全转录组尺度细胞世界模型
X-CellXaira(2026-03)49 亿参数,扩散架构
P1 纠偏:Nature Methods(Ahlmann-Eltze / Huber / Anders)标题即结论 —— "深度学习基因扰动效应预测尚未超过简单线性基线";2026-06 研究量化指出约 22 万细胞训练即达瓶颈,scaling 在该领域部分失效。选模型看扰动预测的增量价值,不看参数量。

3.7 科研智能体(2026 最大变量)

Biomni(Stanford / Phylo,Science 2026-07-09,DOI: 10.1126/science.adz4351)

其他:Claude Science(Anthropic,beta)、PharmMaster(深势,串起 Hermite 计算工具 + 文献专利,宣称苗头发现从数月压到两周内)、BioNeMo Agent Toolkit(NVIDIA)、CellAgent / SpatialAgent / BioDiscoveryAgent(专用型)。

四国内格局

主体核心资产开放性判读
华为盘古药物分子大模型(17 亿小分子);昇腾 / 鲲鹏算力底座闭源,走生态2026-03 联合望石智慧/华鲲振宇;2026-05 广药集团量产验证;与上海药物所合作发现近 40 年来首个新靶点新类别抗生素。强在算力自主可控与合规,适合数据不出内网的场景
深势科技Uni-Fold / Uni-Mol / Uni-RNA / Uni-SMART / Uni-AIMS / DPA;Hermite 平台;UniLab OS;PharmMaster部分开源DPA4 在 Matbench Discovery(CPS)与 SPICE-MACE-OFF 双榜 SOTA(2026-05);UniLab OS 已接入 150 大类近 2000 种仪器。全链条最完整的国产栈
百度 PaddleHelixHelixFold3 / 3.2 / S1;HelixDesign-Binder;LinearFold / LinearPartition学术开源 / 商业 API工程化成熟(webserver→API→设计平台三级跳),但商用需付费
字节跳动Protenix v0.5 → v1(2026-02)Apache-2.0 全开源真全开源且可商用,最值得纳入自建流水线的国产结构模型
百图生科xTrimo V3已转闭源生态壁垒型
腾讯云深智药 iDrug平台化覆盖靶点 → 生成 → ADMET
Aureka(华深智药系)OpenDDE;Earendil Labs 与赛诺菲 25.6 亿美元合作Apache-2.0中国背景团队做出的一流开源全原子模型
国内现实约束(2026-08 行业共识):高质量训练数据匮乏 + 数据孤岛;优质 PPI / 抗体结构 / 临床级数据储备不足;分子库、临床记录、RWE 分散;AI 生成速度远超湿实验验证通量("验证鸿沟");模型幻觉与假阳性难以规避。

五【专项】小核酸 / siRNA:你的主战场正在被重写

5.1 范式迁移:从"排序"到"生成"

旧范式(几乎全部现有工具):
  靶 mRNA → 穷举 tiling 候选库 → 打分模型排序 → 事后脱靶过滤
  └ 问题:新靶点泛化差、过拟合已知 motif、漏掉高活性区域

新范式(2026 出现):
  靶 mRNA → 条件生成模型直接产出高活性 duplex
  └ siDiff(离散掩码扩散 + 效力引导)、SpeciMiR(特异性约束生成)

5.2 2026 新工作

方法出处要点
siDiffbioRxiv 2026-08-11离散掩码扩散 Transformer + mask-robust 效力引导;三阶段采样(结构候选过滤 → 动态解掩码引导 → 聚类去冗余);在 Takayuki + 3 个专利数据集上 hit-rate 相对提升 >30%,OOD 靶点泛化更优。代码:github.com/cybericha/siDiff
SpeciMiRbioRxiv 2026-05用 220 万 miRNA-mRNA 对(eCLIP 等)绕开 siRNA 实验数据稀缺;在肝病靶点上恢复出 3 个对应 FDA 批准 siRNA 药物的结合区域,on-target 特异性显著高于 off-target
综述:From rules to foundation modelsNAR Genomics & Bioinformatics, 2026-08-31 (lqag099)覆盖 40+ 研究的方法学全景,见下方"关键判读"

5.3 综述给出的关键判读(对你最有用)

  1. 混合模型最强:热力学特征(ΔG、末端稳定性、位置规则)+ 学习表征的组合优于纯深度学习。但综述明确指出 —— 证据主要来自单模型消融,不能证明 foundation-model embedding 是必需的。→ 别盲目上大模型,先把热力学/规则特征做扎实并做 A/B。
  2. Benchmark inflation 普遍存在:必须用 leakage-aware split(按基因 / 按家族切分,而非随机)。随机切分下的高分大概率是假的。
  3. 未修饰 vs 全修饰的鸿沟(最关键):公开基准(Huesken / BIOPREDsi / Takayuki)几乎全是化学未修饰 siRNA;真实药物是全修饰 siRNA,其效力数据稀缺得多、预测难度显著更高。→ 你手上的 7295 阳 / 1120 阴修饰序列是稀缺资产;公开发表的结果对你的分布外推要打折使用。
  4. 缺口:不确定性量化、主动学习、前瞻性实验验证 —— 这三块是 clinical translation 的瓶颈,也正好是你做出差异化的位置。

5.4 siRNA 数据与工具清单

类别资源
基准数据Huesken(2431 条 / 34 基因,含 2182 训练 + 249 独立测试)、Takayuki(702 条,EGFP 全位点扫描)、Reynolds(180)、Vickers(76)、Haborth(44)、Ui-Tei(62)、Mixset(3714)
修饰数据库siRNAmod(4894 条实验验证修饰 siRNA,128 种修饰,含 SMILES 与效力)、CMsiRNAdb(43153 条 / 90 项专利 / 36 种修饰 / 13 靶基因,内置 ModMapper + Cm-siRPred,BMC Bioinformatics 2026;27:33)、siRNAEfficacyDB
模型DSIR(LASSO)、siRNADiscovery(GNN,Brief Bioinform 2024)、OligoFormer(RNA-FM + Transformer,Bioinformatics 2024 btae577,支持脱靶 PITA/TargetScan + 毒性评估,有昇腾 NPU 加速版)、siDiff、SpeciMiR
传统工具siDirect 2.0(Ui-Tei 规则 + 脱靶)、Sfold(靶标二级结构可及性)、RNAhybrid(热力学杂交分析)
规则基线Reynolds:GC 30–52%、15–19 位 ≥3 A/U、第 3/10/19 位 A/U、13 位非 G…;Ui-Tei:guide 5′ 端 1–7 位 ≥4 A/U、A/U 起点、G/C 终点、无 ≥9 连续 GC

六风险点清单

严重度风险后果应对
P0最强模型闭源化(IsoDDE / xTrimo V3 / AF3 / BioNeMo)核心能力不可复现、不可审计、随时断供;论文级结果无法被同行验证自建栈固定 Boltz-2 / Protenix / OpenFold 等 Apache/MIT 资产;闭源只做对照不做依赖
P0基准通胀与数据泄漏模型上线即失效;虚假高分误导项目决策强制 scaffold split / 按基因家族切分 / 时间切分;保留从未参与训练的 holdout;参与 OpenADMET 盲挑战类前瞻评测
P0修饰 siRNA 的分布偏移在公开基准上调好的模型,在真实修饰序列上效力预测崩塌自有 7295 / 1120 数据切出严格独立测试集;公开模型只当先验,必须在本域数据上校准
P1亲和力预测仍不可靠Boltz-2 的 affinity_pred_value 是 log10(IC50) 代理值,非 ΔG;OpenBind 指出 pose ranking 与 structure-based affinity 仍是难点区分用途:hit 阶段用 probability_binary,优化阶段用 pred_value,但都以 FEP / 实验为终裁
P1生成分子的可合成性幻觉高分但合成不出的分子浪费化学资源生成后强制过 AiZynthFinder / SA score / PAINS / Lipinski
P1验证鸿沟AI 产出速度 ≫ 湿实验通量,候选积压用主动学习挑"信息量最大"的分子去测,而不是测打分最高的
P1Agent 幻觉与不可复现Northeastern(2026)三批测试:8 个开源模型无法复现已发表算法、无法独立起草可信报告;简单任务可自主完成 ~95%,复杂任务失败严重Agent 输出必须留 trace(代码 + 输入 + 版本 + 中间文件);关键结论人工复核;禁止 Agent 直接指导湿实验
P2监管不确定FDA CDER 框架 2026 仍在演进;国内存在数据孤岛与隐私合规约束关键决策人工把控;数据用隐私计算 / 联邦方式整合

七生信岗位能力栈与 90 天行动清单

7.1 能力栈优先级(按 ROI 排序)

优先级能力具体抓手
1数据工程与切分纪律RDKit + 标准化 ETL;scaffold / 时间 / 家族切分;版本化数据集(这是你的 compounding asset)
2开源结构/共折叠栈落地Boltz-2(MIT)+ Protenix(Apache-2.0)本地部署;MSA server 或本地数据库;输出进结构化存储
3微调而非从零训练Chemprop(ADMET)、OpenFold3(靶点级,OpenBind 已验证微调收益显著)、RNA-FM / OligoFormer(siRNA)
4Agent 化的流水线编排用代码作统一接口(学 Biomni 的思路);MCP 化自己的工具;Prefect / Airflow 做 DAG
5不确定性量化 + 主动学习集成 disagreement 驱动下一轮实验 —— 综述点名的最大缺口,也最容易出成果的位置

7.2 90 天执行清单

第 1–30 天|打底

第 31–60 天|补强

第 61–90 天|闭环

7.3 信息源与关注清单

类型建议跟踪
模型发布Boltz(GitHub / Slack)、Protenix、Arc Institute(Evo / STATE)、Chai Discovery、Aureka OpenDDE
数据 / 挑战OpenADMET(盲挑战)、OpenBind(持续放数据)、Polaris、TDC、Virtual Cell Challenge (Arc)
期刊 / 预印本Nature / Science / Nature Methods / NAR Genomics & Bioinformatics;bioRxiv 的 bioinformatics、RNA 分区
产业CPIC(大国新药全球会议)、ARK Big Ideas、券商医药生物周报
会议第三届小核酸药物研发与产业化论坛(2026-09-17/18,苏州)