
Exscientia nutzt generative KI, um die Arzneimittelforschung neu zu erfinden
„Mithilfe von AWS reduzieren wir Engpässe und beschleunigen die Pipeline.“
David Hallett
Interims-CEO und Chief Scientific Officer, Exscientia

Exscientia nutzt generative künstliche Intelligenz (KI) während des gesamten Design-Make-Test-Learn (DMTL)-Zyklus, um schnell und relativ kostengünstig neue Therapien für Patienten zu entdecken. Herkömmliche Methoden zur Entdeckung von Medikamenten können bis zu 15 Jahre dauern und über 2 Milliarden Dollar kosten. Die durchschnittliche Misserfolgsquote liegt bei 90–96 Prozent, weil die Wissenschaftler auf der Suche nach spezifischen Medikamentenkandidaten unter 1060 bioverfügbaren kleinen Molekülen sind.
Die innovative DMTL-Lösung von Exscientia basiert auf Amazon Web Services (AWS) und umfasst In-Silico-Design, d. h. die Verwendung generativer KI-Algorithmen zur Entwicklung von Wirkstoffen in der Cloud, sowie automatisierte Roboter, die Wirkstoffkandidaten in einem Labor herstellen. „Wir nutzen generative KI, um Effizienz und Effektivität zu erreichen“, sagt David Hallett, Interim-CEO und Chief Scientific Officer von Exscientia. „Indem wir die molekularen Features eines sicheren und wirksamen Medikaments in silico vorhersagen, minimieren wir die Anzahl der kostspieligen Experimente. Unsere Plattform, die wir in Zusammenarbeit mit dem AWS-Team entwickelt haben, ist auf Geschwindigkeit optimiert. Wir können viele DMTL-Lernschleifen wiederholen und unsere Arzneimittelkandidaten mit jeder Iteration verbessern.“
Einsatz generativer KI für eine effizientere und kostengünstigere Entdeckung von Arzneimitteln
Ausgehend von den Bedürfnissen der Patienten definiert Exscientia präzise Zielproduktprofile (Target Product Profiles, TPPs), die die komplexe Kombination von Eigenschaften spezifizieren, die für ein gut verträgliches und wirksames Medikament erforderlich sind. KI-Ingenieure entwickeln Algorithmen, die Panels potenzieller Arzneimittelkandidaten generieren, die den TPPs entsprechen. Aktive Lernalgorithmen helfen den Experten bei der Auswahl einer kurzen Liste von Arzneimittelkandidaten, die im Labor synthetisiert werden sollen, weil sie entweder die TPPs vorantreiben oder die Modelle für zukünftige DMTL-Zyklen verfeinern.
Die Algorithmen von Exscientia werden auf öffentlich zugänglichen Pharmakologiedaten und firmeneigenen Daten trainiert, die aus Gewebeproben von Patienten, Genomik, Einzelzell-Transkriptomik und medizinischer Literatur stammen. Durch die Kodierung von Daten während des gesamten Prozesses und die Analyse von Versuchsergebnissen und früheren Entwicklungszyklen kann Exscientia kommende Entwicklungszyklen optimieren und die Entwicklung von Wirkstoffen fördern, die physikalisch synthetisierbar sind. Mit diesem auf AWS aufbauenden, iterativen Syntheseansatz stellt Exscientia 10 Mal weniger Verbindungen her als der Branchendurchschnitt. „Die Idee ist es, chemische Details abzuklären, um sicherere und wirksamere Arzneimittelkandidaten zu entwickeln, bevor wir sie überhaupt an Patienten testen“, sagt Hallett.
Exscientia hat die Entwicklung von Medikamenten um bis zu 70 Prozent beschleunigt und gleichzeitig die Kapitalkosten um 80 Prozent gesenkt, verglichen mit dem Branchendurchschnitt. Durch den Einsatz generativer KI in Verbindung mit anderen Tools konnte Exscientia nicht nur schneller bessere Arzneimittelkandidaten entwickeln, sondern auch die richtigen Arzneimittelkombinationen für die klinische Erprobung an Patienten ermitteln.
Zeit- und Kostenersparnis durch automatisierte Robotik zur Herstellung besserer Medikamente
Exscientia hat modernste Laborgeräte für chemische Synthese und biologische Tests mit Automatisierungsrobotern kombiniert, um die manuelle Handhabung der Laborgeräte zu vermeiden. So kann das Labor – gesteuert durch AWS-Microservices - rund um die Uhr mit minimaler menschlicher Aufsicht arbeiten. „Wenn unsere Entwürfe fertig sind, können wir einen Knopf drücken, und innerhalb weniger Tage stellen die Roboter das Medikament her“, sagt Hallett. Durch die Aufrechterhaltung eines extrem hohen Sicherheitsniveaus und eine umfassende Notfallwiederherstellung wird Exscientia diese automatisierte Roboterfunktion nutzen, um die Herstellungs- und Testzeiten zu verkürzen, die bei herkömmlichen Offshore-Forschungsverträgen in der Branche üblich sind.
Das Unternehmen erwartet weitere Produktivitätssteigerungen, wenn es den Kreislauf mit seinem Roboter-Automatisierungslabor schließt. Die im Labor generierten Daten verbessern algorithmische Vorhersagen und beschleunigen die DMTL-Zyklen.
Einführung von KI-entwickelten Molekülen in klinische Studien
Sechs Moleküle, die Exscientia mithilfe von KI entwickelt hat, wurden in klinische Studien aufgenommen. „Mit AWS reduzieren wir Engpässe und beschleunigen die Pipeline“, sagt Hallett. „Indem wir diese hochintegrierte und automatisierte DMTL-Schleife einschalten, können wir Arzneimittelkandidaten schneller und kostengünstiger entwickeln.“
Genutzte AWS-Services
Amazon Bedrock
Amazon Bedrock ist ein vollständig verwalteter Service, der über eine einzige API eine Auswahl an leistungsstarken Basismodellen (FMs) von führenden KI-Unternehmen wie AI21 Labs, Anthropic, Cohere, Meta, Mistral AI, Stability AI und Amazon bietet. Zudem umfasst der Service eine Vielfalt an Funktionen, die für die Entwicklung von generativen KI-Anwendungen mit Sicherheit, Datenschutz und verantwortungsvoller KI benötigt werden.
Amazon Elastic Container Service
Amazon Elastic Container Service (ECS) ist ein vollständig verwalteter Container-Orchestrierungsdienst, mit dem Sie containerisierte Anwendungen effizienter bereitstellen, verwalten und skalieren können.
Amazon Relational Database Service
Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) ist eine einfach zu verwaltende relationale Datenbank, die für die Gesamtbetriebskosten optimiert ist.
Amazon Simple Storage Service
Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) ist ein Objektspeicher-Service mit branchenführender Skalierbarkeit, Datenverfügbarkeit, Sicherheit und Leistung.
Führende Cloud-Innovatoren in Europa
Erfahren Sie, warum führende Unternehmen in Europa aus allen Branchen AWS vertrauen, um Innovationen auf jeder Ebene ihrer Unternehmen voranzutreiben.
Erste Schritte
Organisationen aller Größen aus verschiedenen Sektoren transformieren ihre Unternehmen und erfüllen ihre Missionen täglich mithilfe von AWS. Kontaktieren Sie unsere Experten und begeben Sie sich noch heute Ihren Weg zu AWS.