默沙东（Merck & Co.）将与Protillion生物科学公司合作开发多款全新候选疗法，根据双方合作协议，这家以AI为核心的药物设计企业可获得最高5.1亿美元的里程碑付款。Protillion的核心技术采用“实验室在环”路径，可将AI算法与湿实验室实验数据的持续反馈回路有机结合。
本次合作以多靶点发现合作及许可协议为基础，旨在整合默沙东在创新疗法发现领域的全球领先经验，以及Protillion的Prot-MaP™芯片式抗体发现平台能力。
Prot-MaP全称为大规模并行阵列蛋白质展示（Protein Display on a Massively Parallel Array），可通过对蛋白质文库的定量分析，以前所未有的速度、规模和精度实现治疗性抗体的AI辅助优化，单次运行可表征数百万种突变体，同时可避免模型过拟合的常见问题。
据Protillion介绍，依托该平台可筛选得到具有复杂治疗特征的优化生物制剂，例如pH依赖性清除效应、多靶点特异性等，这些特征难以通过传统研发方法实现。
Protillion表示，Prot-MaP可为蛋白质设计AI模型实时生成超大规模定量抗体结合数据集，从而支撑创新生物制剂的工程化改造。该平台通过高效的锚定原位转录翻译体系，可直接在因美纳（Illumina）DNA测序流动槽上生成数千万个固定化蛋白簇。
Prot-MaP由该公司首席执行官兼联合创始人Curtis Layton，以及联合创始人、斯坦福大学医学院遗传学教授、Protillion科学顾问委员会成员Will Greenleaf博士共同发明。Layton在杜克大学获得计算生物学博士学位后，以博士后身份加入斯坦福大学医学院遗传学系，在Greenleaf实验室开展研究工作。
Layton在Greenleaf实验室工作期间开发了Prot-MaP技术，随后于2019年创立Protillion公司推动该技术的商业化落地。Layton的研究开创性地提出了生化系统高通量筛选的新路径，通过整合蛋白质工程、下一代测序技术、分子生物学、体外转录翻译、计算生物学、软件开发及多个工程学科的技术，探索药物发现领域的高影响力技术方案。
仅需数日，而非数月
“Prot-MaP技术平台可同时测试数百万种蛋白质相互作用，仅需数日即可生成海量数据，而传统方法需要数月时间。例如，我们可以快速评估大规模治疗性蛋白候选文库，分析其与不同靶点的结合能力，以及在不同生理条件下的功能特征。”Protillion首席科学官Robert Hollingsworth博士在接受《基因工程与生物技术新闻》（GEN）采访时表示。
“我们随后将这些数据与专属AI及机器学习工具相结合，解析性能最优的蛋白质的功能决定因素，快速设计得到优化后的候选分子。这让我们能够改造得到具有高度特异性特征的抗体，例如更强更精准的靶点结合能力、多靶点结合能力，或仅在特定生理条件下激活的功能。”Hollingsworth解释道，“实际上，Prot-MaP帮助我们更快地发现和优化更优质的候选药物，其提供的洞见和精度在过往的同等规模筛选中是无法实现的。”
Prot-MaP可支持Protillion在单次实验中同时测试最多100万种蛋白质突变体，仅需48小时即可得到检测结果。
“由于我们可并行运行多个专属平台，因此能够快速扩容该能力，按需生成海量实验数据。”Hollingsworth解释道。
他进一步表示，Prot-MaP的独特性不仅在于其筛选规模，更在于其实现了规模、速度与AI技术的有机结合。
“该平台旨在实现高通量蛋白检测与专属机器学习模型的无缝衔接，让我们能够快速识别有潜力的候选药物，解析其作用机制，进而设计得到性能更优的分子。”Hollingsworth表示，“这让我们能够覆盖从全新治疗分子发现到针对多重预期特征优化现有候选分子的全流程研发需求。实际上，与传统方法相比，Prot-MaP可帮助我们更快、更高效地发现和开发更优质的生物药。”
反向技术路径
蛋白质分子的复杂性长期以来是蛋白质及生物制剂设计领域的障碍，Prot-MaP是如何克服这一难题的？
“很多企业先搭建AI模型，再寻找适配的数据，我们采取了完全相反的路径。”Hollingsworth表示。
他进一步解释道，Protillion并未主要依赖蛋白质结构的计算机预测结果，而是利用Prot-MaP直接生成大规模功能数据，基于真实实验结果筛选最优候选治疗分子。
“该路径的核心优势在于我们可生成数据的规模。行业内大多数企业仅将AI应用于相对有限的生物数据集，我们认为药物发现的最大挑战是获取足够多的高质量数据，才能真正解析蛋白质功能的复杂性。Prot-MaP正是为解决这一问题而设计的。”Hollingsworth表示。
Protillion表示，通过并行生成数百万条蛋白质检测数据，该公司可构建出训练功能更强、预测更准确的机器学习模型所需的丰富大规模数据集。这些模型反过来又可更快、更精准地设计和优化更优质的候选治疗分子。
“Prot-MaP将高通量实验与AI技术相结合。平台可快速生成数据，AI则帮助我们从数据中挖掘规律，形成加速下一代生物药发现的正向循环。”Hollingsworth表示。
Layton在接受GEN采访时表示，Protillion与默沙东已经为本次药物发现合作制定了初期规划。
“我们的首批两个项目聚焦炎症性疾病领域，该领域存在大量未满足的临床需求，也存在显著的差异化研发机遇。”他表示。
免疫介导的炎症性疾病是默沙东免疫学治疗领域的核心布局方向。默沙东的其他核心治疗领域还包括肿瘤学、疫苗、感染性疾病、心脏代谢与呼吸系统疾病、神经科学及眼科学。
“不过Prot-MaP平台的应用场景远不止炎症领域，可支持广泛治疗领域的创新生物制剂发现与开发。”Layton补充道，“随着我们持续迭代平台技术，我们预期将拓展到更多疾病领域，充分发挥该平台的独特能力，实现最大临床价值。”
技术导向的管线合作
近几个月来，默沙东已经达成了多项技术导向的管线合作，旨在补充其肿瘤和免疫学管线，目标是开发全新疗法，弥补其多款核心重磅产品专利在美国及其他地区到期带来的数十亿美元销售收入损失，这些产品包括肿瘤免疫疗法可瑞达®（帕博利珠单抗，Keytruda®）及佳达修®9（九价重组人乳头瘤病毒疫苗，Gardasil®9）。
今年3月，默沙东与Quotient Therapeutics达成了总金额最高达22亿美元的合作，将利用Quotient的体细胞基因组学平台发现炎症性肠病（IBD）的全新药物靶点。同月，默沙东与Infinimmune达成合作，利用后者的Anthrobody®发现平台及GLIMPSE™抗体语言模型，针对默沙东指定的多个未公开靶点筛选和开发抗体候选分子。默沙东同意向Infinimmune支付未披露金额的首付款，以及最高达8.38亿美元的里程碑付款。
默沙东还达成了多项技术导向的合作，合作方包括：
- 谷歌云（Google Cloud）：今年4月公布的总金额最高达10亿美元的合作，将在默沙东的研发、生产、商业化及企业职能部门部署智能体平台。谷歌云工程师将与默沙东团队协同工作，部署谷歌云最先进的AI技术，包括Gemini Enterprise。
- Tempus AI：今年3月公布的多年期扩展合作，金额未披露，旨在加速精准医学生物标志物的发现和开发，支持默沙东的肿瘤管线及潜在更广泛的治疗产品组合。
- 梅奥诊所（Mayo Clinic）：金额未披露的研发协议，将应用AI、高级分析技术及多模态临床数据支撑药物发现与开发。该协议整合了梅奥诊所的平台架构、临床及基因组数据集，将助力默沙东落地AI驱动的虚拟细胞技术布局，提升疾病认知、优化靶点筛选、推动早期研发决策。
在本次最新合作中，默沙东同意向Protillion支付未披露金额的首付款，以及最高达5.1亿美元的里程碑付款，付款节点与未披露数量的疗法的研究、开发及商业化里程碑达成情况挂钩。
“极具吸引力的合作机遇”
“新兴的前沿技术有望显著提升我们表征蛋白质全景、识别全新候选治疗分子的速度和精度。”默沙东研究院生物制剂发现副总裁Juan Alvarez博士在声明中表示，“Protillion的平台提供了极具吸引力的合作机遇，我们期待与该团队合作推进这些项目。”
因美纳的风险投资部门因美纳创投（Illumina Ventures）是Protillion的投资方之一，该机构于2022年与ARCH Venture Partners共同领投了Protillion的1800万美元融资。
Protillion总部位于加利福尼亚州卡尔斯巴德，目前已快速扩张至30名员工。今年3月，Protillion通过高管猎头公司CollectiveMinds聘请了拥有30余年生物制药行业药物开发经验的Robert Hollingsworth博士担任首席科学官。加入Protillion之前，Hollingsworth曾任Shoreline Therapeutics的首席科学官，更早之前曾在辉瑞（担任癌症疫苗与免疫治疗部门副总裁兼首席科学官）、法玛西亚普强（已被辉瑞收购）、葛兰素史克（GSK）及MedImmune（已被阿斯利康收购）任职。
Protillion表示其正在持续扩张团队和设施，旨在支撑其内部管线及高价值战略合作伙伴关系的发展。
“我们计划在今年年底前再招聘6名全职员工。”Layton表示。