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生物製造是一種創新技術,結合生物學、化學和工程,利用可再生資源和生物體透過發酵生產商品。相較於傳統石油化學過程,這種方法能顯著減少二氧化碳排放、降低能源消耗及成本。隨著系統生物學、合成生物學和生物資訊學的進步,加上人工智慧和高效能計算的應用,生物製造正朝向數據驅動的方向發展。本文回顧相關數據庫和大型語言模型的最新進展,探討未來挑戰及技術創新,期望能激發更多科學研究。 PubMed DOI


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大型語言模型(LLMs)在醫學和臨床資訊學中扮演重要角色,能幫助突破和個人化治療。透過分析複雜的生物數據,揭示基因組學、蛋白質結構和健康記錄中的隱藏模式,對基因組分析、藥物開發和精準醫學有所助益。然而,必須面對數據偏見、隱私和道德等挑戰,才能負責任地應用。克服這些障礙將帶來分子生物學和製藥研究的重大進展,造福個人和社區。 PubMed DOI

準確預測ADMET(吸收、分佈、代謝、排泄和毒性)特性對藥物開發非常重要,能幫助選擇具良好藥物動力學及降低毒性的化合物。目前的ADMET數據集因樣本數量少及代表性不足而受限。為了解決這些問題,我們提出了一個多代理數據挖掘系統,利用大型語言模型識別14,401個生物測試的實驗條件,並整合不同來源的數據,最終創建了PharmaBench,包含156,618條原始條目,旨在支持藥物發現相關的AI模型開發。 PubMed DOI

最近,人工智慧(AI)和深度學習(DL)在醫療保健領域的進展非常顯著,尤其是大型語言模型(LLMs)的應用。這些模型改善了研究人員與AI系統的溝通,特別是在藥物開發上。回顧中強調了LLM在製藥領域的創新,並探討了其技術和倫理挑戰。預期未來LLM將在創新藥物的開發中扮演更重要的角色,助力突破性製藥的進展。 PubMed DOI

在2021年,AlphaFold 2 在蛋白質摺疊問題上取得重大突破,能準確預測超過兩億種蛋白質的三維結構,為大型語言模型(LLMs)在生命科學的應用鋪路。最近,我們進入一個新階段,這些先進的基礎模型在龐大數據集上預訓練,能處理蛋白質、RNA、DNA等生物分子的結構與相互作用。與傳統模型不同,新的生命大型語言模型(LLLMs)整合了多種分子生物學的知識,例如Evo模型,能預測基因變異對分子結構的影響,甚至生成新的DNA序列。 PubMed DOI

這個系統透過整合大型語言模型(LLMs)和知識圖譜,提升材料化學中聚合物科學的合成路徑識別。它解決了大分子命名的複雜性,並自動化文獻檢索、反應數據提取等任務。 主要特點包括: 1. **數據提取與結構化**:利用LLMs提取化學物質名稱,並組織成知識圖譜。 2. **逆合成路徑構建**:建立逆合成路徑樹,探索多種合成路徑。 3. **多分支反應路徑搜尋演算法(MBRPS)**:識別所有有效的多分支反應路徑,擴展逆合成規劃。 4. **聚酰亞胺合成應用**:成功生成全面的逆合成路徑樹,推薦優化路徑。 這項工作在自動化大分子逆合成規劃上有重大進展。 PubMed DOI

這篇評論強調大型語言模型(LLMs)在合成生物學(SynBio)教育與研究中的重要性,特別是在生物製造領域。文章比較了美國和中國的LLMs在解決SynBio問題上的表現,並探討了它們如何從非結構化數據中提取資訊、建立知識圖譜,及促進檢索增強生成。預期LLMs將提升代謝建模和工程中的設計-建造-測試-學習(DBTL)循環,並推動自動化實驗室的發展。最後,呼籲建立LLMs的基準、發展生物安全措施,並促進相關領域專家的合作。 PubMed DOI

Omics 資料量暴增,超出現有分析能力,但大型語言模型(LLMs)能解決這問題。透過多模態基礎模型預訓練,可有效解析基因體、轉錄體等多元資料,應用於細胞分類、生物標記發現、基因調控等,推動 AI 驅動的生物研究,深入了解生命科學。 PubMed DOI

生物合成因為環保又精準,越來越受重視。AI的加入大幅加快了生物合成的設計和優化,尤其在合成路徑規劃和酵素工程上很有幫助。即使資料有限,大型語言模型也展現潛力。不過,AI應用還有不少挑戰,未來在藥物、綠色化學等領域會更普及,但還需要持續研究突破。 PubMed DOI

生成式AI正加速新藥開發、蛋白質與基因研究,也推動個人化醫療和農業創新,像是培育更優良作物。它還促進合成生物學和永續發展。不過,資料隱私和公平性等倫理問題也要一起重視,才能確保負責任的應用。 PubMed DOI

AI 和機器學習正大幅改變定量系統藥理學(QSP),像自動化資料擷取、混合模型和大型語言模型等新工具,讓 QSP 建模更簡單、協作性更高,有助加速和個人化藥物開發。不過,驗證、倫理、法規和整合複雜生物資料等挑戰仍待克服。整體來說,AI/ML 將徹底革新 QSP,推動治療創新。 PubMed DOI