改变疾病治疗方式的初创公司

（Xaira Therapeutics）

             叶明

2024年10月9日，2024诺贝尔化学奖获奖名单揭晓，该奖项授予David Baker，以表彰其在计算蛋白质设计方面的贡献；另一半则共同授予Demis Hassabis和John M. Jumper，以表彰其在蛋白质结构预测方面的贡献。

David Baker在计算蛋白质设计方面的贡献，主要是研发了一项新技术，能够设计出在自然界中从未见过的蛋白，包括一些对人类疾病具有干预性治疗潜力的新型蛋白。由于设计新型蛋白质的巨大想象空间，在2023年，贝克领衔创立了Xaira Therapeutics公司。该公司目标是通过全方位应用新兴的人工智能（AI）技术，重新定义药物发现和开发的方式，有效地改变疾病的治疗方式。所谓AI制药，即利用大数据、云计算、机器学习等人工智能技术手段辅助药物的发现、研发、管理等各个环节。

Xaira公司的创立与筹资   2023年5月，Xaira公司由生物技术领域最大的投资机构之一ARCH Venture Partners和Foresite Labs联合孵化，旨在利用AI重塑药物研发，寻找治疗疾病的新药。Xaira公司希望将AI应用于三个领域：发现新的生物学（biology）、设计分子和开展临床试验。

药物研发是一项充满失败的工作，通过新的生成式AI的方法，如从头开始设计复杂分子、找到新靶点等，可将时间缩短数月甚至数年。为了更好地了解生物学（biology）并寻找新的药物靶点，Xaira 公司从基因测序巨头Illumina公司以及生物技术初创公司Interline Therapeutics引进了团队和技术，专注于蛋白质组学，即蛋白质如何在健康和疾病中发生变化。希望能够从细胞内蛋白质组成，结构和其独特活动模式的整体水平探索蛋白质组学，更好地寻找新的药物靶点。

Xaira是一家综合性生物技术公司，致力于利用AI推动生命科学的进步，并改变疾病治疗的方式。该公司旨在通过汇聚顶尖人才，推动AI与机器学习模型的开发，从端到端重新思考药物发现和开发过程，将生物学靶标和工程化分子与人类的疾病体验联系起来。

该公司开发主要涵盖三大核心领域：

（1）先进的机器学习研究。通过对其生成式AI系统RFdiffusion进行微调，成功得以针对任意选定的抗原表位从头设计基于重链可变区（VHH）的单域抗体，且该抗体与靶向抗原的有效结合经过具有原子级解析度的冷冻电镜（cryo-EM）结构所验证。RFdiffusion （《自然》2023年7月）是一款结合了结构预测网络和生成式扩散模型的创新型生成式AI系统，它可以创造出与自然界中任何已知蛋白质不同的新蛋白。传统设计方法可能需测试成千上万个分子才能找到一个性能符合预期的分子。而采用RFdiffusion新方法，研究团队在每个设计挑战中只需测试少量分子即可。

（2）大规模数据生成。Xaira公司具有在生成、整合并从广泛的多维数据集内学习的能力，这些数据集全面描述了从分子到人体与疾病相关的生物学特征，这些特征涵盖不同的范围与规模。Xaira的内部平台包含了从Illumina公司长期功能基因学研发工作中所孵化出来的领先技术和人员。公司还整合了Interline Therapeutics公司的顶尖蛋白质组学团队。

（3）强大的疗法开发能力。Xaira同时拥有经验丰富的药物开发团队。该公司的平台具备开发多种模式疗法的能力，能够设计并靶向此前难以成药的靶标，以开发具差异化特性的治疗产品管线。该平台还能够将实验室和临床结果转变为丰富数据的一部分，即产品开发过程本身也推动了AI模型和生物学基础模型的改进与开发。

Xaira公司在这些领域拥有领先的才能和技术，旨在构建一个药物发现和开发的平台，以推动多个药物项目的进展，并解锁生物学的理解，为未来的药物发现提供信息。不过，Xaira公司并没有披露自己开发的管线与具体产品，公司网站仅仅记录了一些相关事件的报道。

                            Xaira 公司的投资人

   2024年4月24日，Xaira公司完成超10亿美元种子轮融资，由美国顶级生命科学投资机构ARCH Venture Partners领投超过2亿美元。这笔投资既是ARCH自1986年成立以来历史上对一家新公司的最大赌注，也是ARCH创始人Robert Nelsen37年职业生涯以来，投注的最大一笔金额。 

ARCH董事总经理兼联合创始人Robert Nelsen是一名传奇的生物医药投资人。他在ARCH成立之初就加入了该公司，并在100多家公司的早期采购、融资和发展中发挥了重要作用，其中19家公司的估值已超过10亿美元。他最知名的种子期和早期投资包括Illumina、Alnylam、JUNO等。在《福布斯》的年度最佳创投人名单中，Robert Nelsen曾连续多年入选，位居医疗健康领域顶尖投资人行列。

这位生物技术的知名投资人希望AI能改变整个药物发现和开发行业。他针对本轮融资表示，这是ARCH近40年的投资历程中所做过的“最大的初始承诺”。他在解释为何ARCH要作此豪赌时说：“人工智能最终使我们能够以新的方式看待生物学，并将这些发现转化为更好的疾病治疗方法。这为我们彻底重新思考药物发现创造了巨大的机会。”他认为，人工智能将改变整个药物的发现与开发，希望通过押注Xaira，打造一个能够给行业带来颠覆性变化的公司。

在设立Xaira 公司之前，ARCH也投了数家AI+新药研发独角兽：

（1）AI制药明星企业insitro，公司创始人为人工智能天才女科学家Daphne Koller（达芙妮·科勒），目前已经融资超6亿美元，ARCH是这家公司的创始投资人之一，并且参与了目前为止的所有融资；

（2）累计融资超7亿美元的AI+蛋白质疗法初创Generate：Biomedicines，背后也有ARCH的支持。Generate：Biomedicines成立于2018年，旨在通过人工智能技术来理解蛋白质序列、结构与其功能之间的关系，从而从头设计前所未见的全新蛋白质。Generate专有的生成式平台（Generate Platform）能够以连续循环的方式生成、构建、测量和学习——可以大幅度提高靶标和治疗药物的识别和验证速度。这将提高生成蛋白参与靶标的特异性，减少识别和开发临床候选疗法的时间和成本；  （3）ARCH还参与了多家AI制药公司的投资，包括Dewpoint Therapeutics（AI+生物凝聚物）；Erasca（AI+肿瘤精准医学）；Neumora Therapeutics（AI+脑科学）、Vilya（AI+大环肽分子）、LifeMine Therapeutics（AI+真菌药物发现）等。

这些公司无一例外都得到了大量的资金支持，凭借ARCH在业内的雄厚背景，还帮助初创公司和业内顶尖的制药公司合作，共同开创颠覆性的科学和疗法。

当人工智能作为变革性技术，ARCH认为该领域有打造下一个基因泰克或再生元的想象空间，Xaira公司被寄予厚望。

与ARCH共同孵化Xaira公司的还有Foresite Capital。Foresite Capital是一家投资医疗保健和生命科学公司的机构，尤其注重采用数据科学驱动的方法来投资利用生物学和大数据来改变医疗保健的公司。

其他投资者包括F-Prime Capital、NEA、红杉资本（Sequoia Capital）、Lux Capital、Lightspeed Venture Partners、Menlo Ventures、Two Sigma Ventures、癌症免疫疗法帕克研究所（PICI）、Byers Capital、Rsquared和SV Angel等

种子轮往往是创业公司获得的第一笔重要资金，由于此时项目十分初创，平均融资额大致在数十万至数百万美元之间。10亿美元以上融资额的医疗种子轮，极其稀少。目前全球最高一例是抗衰老企业Altos Labs在2022年获得的30亿美元融资，全球最高第二高的就是获得10亿多美元的Xaira公司。这不仅是AI制药最大的一笔投资，也是在今年以来生物医药领域最大一笔投资。对于任何一家初创企业而言都可以说是妥妥地“赢在起跑线上”。

                     Xaira公司的灵魂人物

Xaira公司的灵魂人物都是创业型科学家，他们的本科都是学哲学的，一个是本科的双专业之一，一个是第二本科双专业之一。

1. David Baker博士

Xaira公司的第一位灵魂人物是公司联合创始人大卫·贝克（David Baker），美国生物化学家和计算生物学家，人工设计蛋白领域先驱。

贝克1962年10月6日出生于美国西雅图，现为华盛顿大学西雅图分校教授，蛋白质设计研究所所长，霍华德·休斯医学研究所研究员，美国国家科学院院士。他还是华盛顿大学基因组科学、生物工程、化学工程、计算机科学和物理学的兼职教授。

贝克本科是哈佛大学哲学和社会科学专业，1989年获伯克利加州大学的博士学位，导师是Randy Schekman（2013年诺贝尔生理学与医学奖得主）。之后，在旧金山加州大学完成博士后训练。

1993年，贝克就职于美国华盛顿大学西雅图分校， 开始研究预测和设计蛋白质结构和功能的计算方法。2003年，贝克成功利用氨基酸这一生命的基本建构单元，设计出了一种与任何其他蛋白质都不同的新蛋白质。之后，贝克的研究小组设计出了一系列富有创意的蛋白质，包括可用作药物、疫苗、纳米材料和微型传感器的蛋白质。近几十年来，贝克一直从事蛋白质设计研究，设计出自然界中不存在的蛋白质分子，使其具有更好的功能或新颖的结构，并开发了著名的Rosetta软件，使计算生物学取得了长足的进步。 

贝克发表了640多篇论文，获得了100多项专利，并共同创立了21家生物技术公司。贝克指导的90名博士或博士后相继成为教授。

2020年9月，贝克获得了2021年被誉为“科学界的奥斯卡”的科学突破奖(Breakthrough Prize)·生命科学奖。2024年，《时代》杂志将贝克评为全球100位最具影响力的健康人物之一。2024年10月9日，贝克获得2024年诺贝尔化学奖。

贝克父母都是华盛顿大学的教职员工。他的妻子是华盛顿大学医学院生物化学家、著名干细胞生物学研究员。贝克夫妻有一儿一女，女儿叫Amanda、儿子叫Benjamin。

2. Marc Tessier-Lavigne博士

Xaira公司的另一位灵魂人物是Xaira公司首席执行官，马克·泰西耶·拉维涅（Marc Tessier-Lavigne），加拿大裔美国神经科学家。

拉维涅是公认的科学界明星。他1959年出生于加拿大，1977-1980年在加拿大麦吉尔大学读物理学专业。1982年曾在《物理化学杂志》发表论文，双层膜上脂质介导的分子间相互作用。1980年至1982年获英国罗德奖学金资助在牛津大学读哲学和生理学第二本科学位。1983年至1987年在伦敦大学学院读生理学，研究视觉电生理，获得博士学位。1987年至1991年在美国哥伦比亚大学医学院做博士后，开始研究神经纤维连接的关键步骤—-轴突导向，以1988年一篇《自然》论文引人瞩目，一举找到了轴突跨越中线的吸引性指导分子（netrin）。

1991年拉维涅加入旧金山加州大学（UCSF），他在助理教授期间的研究蜚声科学界，他和他实验室的博士后于1994年在《细胞》发表两篇论文，用生物化学方法分离提纯吸引性轴突导向的蛋白质（netrin），公认为达到诺奖程度的研究成果。

1999年，他实验室的何志刚（现哈佛医学院教授）与当时在伯克利加州大学的Corey Goodman、华盛顿大学的饶毅同时在《细胞》分别发表论文，报道他们三个实验室发现排斥性轴突导向蛋白质（Slit）。

2001年，拉维涅年转任斯坦福大学人文与科学学院Susan B. Ford教授、生物科学以及神经学和神经病学教授。2003至2011年曾任基因泰克公司（Genentech）研究执行总副总裁，基因泰克首席科学官。

他于2001年入选英国皇家学会，2005年当选美国国家科学院院士，2011年当选美国国家医学科学院院士。

2003年，拉维涅担任辉瑞公司董事。

拉维涅曾任洛克菲勒大学第10任校长（2011年-2016年）、斯坦福大学第11任校长（2016年10月至2023年8月31日）。 

        Xaira公司的董事会

Xaira公司的董事会有十多人，覆盖学术、监管、工业界等多个层面，阵容豪华，都非常有名望，昭显了Xaira公司想要改变整个行业的决心。

• Mathai Mammen，医学博士、博士、Fog Pharma 董事长兼首席执行官、强生公司药品研发部前执行副总裁。

• Carolyn Bertozzi（卡罗琳·贝尔托齐，1966年10月10日---），斯坦福大学化学与系统生物学和放射学教授，霍华德·休斯医学研究所研究员，2022年诺贝尔化学奖得主。

• Kaye Foster，工商管理硕士，波士顿咨询集团高级顾问。

• Onyx Pharmaceuticals强生公司前首席人力资源官，强生前全球人力资源高级副总裁。

• Alex Gorsky，MBA，强生公司前董事长兼首席执行官。

• Scott Gottlieb，医学博士，前 FDA 专员、NEA 合伙人。

• Stephen Knight，医学博士，F-Prime 总裁兼执行合伙人。

• Mathai Mammen，医学博士、哲学博士、FogPharma 董事长兼首席执行官、强生公司药品研发部前执行副总裁。

• Robert Nelsen，ARCH Venture Partners 联合创始人兼董事总经理。

• Richard Scheller博士，Bridge Bio 研发主席；23andMe（基因测序公司） 前首席科学官兼治疗学主管，Genentech（基因泰克） 前研究和早期开发执行副总裁；曾任斯坦福大学教授，2013年拉斯克奖基础医学奖得主。    

• Marc Tessier-Lavigne 博士，斯坦福大学和洛克菲勒大学前校长，前基因泰克首席科学官。

• Bryan White，蛋白质设计研究所顾问委员会 MBA 主席；Sahsen Ventures 联合创始人兼首席投资官；

投资人称：“我们都相信，人工智能有一个巨大的机会来建造下一个再生元或基因泰克，这是今天的基础技术，它们的重要性不亚于启动这些公司的基础技术。”

                Xaira公司的核心团队

目前，Xaira公司的总部位于旧金山湾区。公司大约有80 名员工，其中50人在湾区总部工作，20 人在西雅图分部工作，10人在伦敦的办事处工作，堪称“科学家天团”，齐心竭力于成为“数字原生”生物技术公司，利用AI技术引领未来的生物技术和药物发现。

Xaira公司的研发职责与流程大致如下：

-----位于西雅图团队主要负责AI模型和设计和构思新的分子，之后实验室研究人员使用大量高通量机器合成和测试这些设计。

-----旧金山湾区则主要负责药物研发以及测试，同时测试评估蛋白质与特定细胞靶标的结合情况，并探索稳定性等其他特性。

-----数据会快速反馈到蛋白质模型中，从而实现分子设计的下一次迭代。

Xaira 公司的临床目标是基因对肿瘤学的强大影响一样，为其他药物带来帮助，将该领域从广泛的有毒化疗转向有针对性的精准药物。

1. 西雅图分部的创始团队

Xaira公司和华盛顿大学蛋白质设计研究所（IPD）联系非常紧密，其位于西雅图的研发中心就紧挨着IPD，隔湖就能看到研究所大楼。

Xaira 公司的分子设计和 AI 团队的创始成员都是华盛顿大学蛋白质设计研究所（IPD）的校友，许多曾在贝克博士实验室中参与RFdiffusion和RFantibody蛋白和抗体设计模型开发的成员也加入Xaira公司。主要原因是，Xaira背后的技术主要是基于 RFDiffusion 和 Protein  MPNN等模型，开发基于蛋白质和其他分子的新疗法。

（1）．Hetu Kamisetty 博士

Hetu Kamisetty 博士是Xaira西雅图分公司的负责人，是一位印度人。他博士毕业于美国卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）计算机系，曾经在Facebook任职超过10年并担任工程主管，负责多款AI产品的研发。Hetu Kamisetty 曾是华盛顿大学贝克实验室博士后，十几年过去了，AI+蛋白质技术已经逐渐成熟，他又兜兜转转回到了原点。

（2）. Nathaniel Bennett博士

Nathaniel Bennett帮助开发了RFDiffusion，这是一款引发业界震动的深度学习模型。它运用了当前AIGC最火的扩散模型，能够突破既往诸多蛋白质设计限制，可根据需要“定制化”设计出包含高阶对称结构等以往无法通过AI设计的蛋白质。

（3）Justas Dauparas 博士

Justas Dauparas来自立陶宛，也是IPD 另一个模型 Protein MPNN 背后的科学家之一。这款深度学习工具能够在1秒内生成世界上不存在的蛋白质。

（4） Buwei Huang博士

Buwei Huang中文名为黄步威。本科就读于浙江大学药学院攻读肿瘤方向药学专业，辅修竺可桢学院创新与创业管理强化班。黄步威研究生就读于约翰斯·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）生物医学工程系，博士就读于华盛顿大学生物工程，师从贝克。

博士期间，黄步威参与了多项关于蛋白质的研究，利用贝克实验室之前开发的蛋白质从头设计工具Rosetta，设计了一种新型蛋白质——EndoTag（endocytosis-triggering binding protein），克服了靶向蛋白质降解技术的挑战，使用更简单的成分，实现更高的精度，并且可以用于靶向降解细胞表面的任何目标蛋白质。（2023年的《自然》）。

黄步威没有产业界的就职经验，应届毕业直接加入了Xaira Therapeutics，以应届博士生的身份成为Xaira公司的联合创始人！

2. 旧金山湾区总部的初期成员

旧金山湾区的研发团队主要负责药物研发以及测试。

（1）Don Kirkpatrick博士

Don Kirkpatrick博士现任Xaira公司的副总裁，在加入Xaira公司前，担任InterlineTherapeutics公司的高级副总裁兼首席技术官（CSO）。

20多年来，Don Kirkpatrick一直利用质谱蛋白质组学研究“人类细胞中最重要的蛋白质”——泛素。他发表了关于多泛素链和蛋白质泛素化的开创性工作，包括EGFR和周期蛋白b。他在基因泰克（Genentech）担任小组负责人的13年里继续这项工作，监督MS蛋白质组学技术的发展及其在药物发现中的应用。Don发表了80多篇同行评议论文，并担任《分子与细胞蛋白质组学》和《蛋白质组学研究杂志》的编委会成员。

作为西班牙裔学者，他在俄克拉何马大学获得了生物化学学士学位，并在亚利桑那大学获得了药理学和毒理学博士学位。他是哈佛医学院博士后。

除了泛素，Don还热衷于Dodger棒球，Sooner足球，并与他的四个孩子一起在山上度过时光。

（2）Arvind Rajpal博士

Arvind Rajpal是抗体领域的研发专家，是基因泰克大型分子药物发现部的副总裁，负责抗体工程与蛋白质化学工作。

他的研究专注于利用蛋白质工程来调节疾病的生物学机制。过去，他的研究包括在肿瘤学中使用位点特异性偶联的ADC、双特异性IgG和细胞疗法；在肿瘤免疫学和代谢性疾病中使用条件激活分子；从传染性病原体中分离出针对其中和抗体的患者来源的中和抗体；以及在神经科学中对替代支架进行定向进化。

Arvind在诺克斯学院获得化学与计算机科学学士学位，在伯克利加州大学获得化学博士学位。他曾在生物技术初创企业和制药公司如Bioren、Rinat-Pfizer和百时美施贵宝工作过，先后在辉瑞、BMS。在基因泰克，Arvind的团队负责将大型分子（如抗体、双特异性分子等）从发现、优化到临床开发。

   （3）David Ye博士

David中文名叶大卫，是一名遗传学家和细胞生物学家，对理解亚细胞结构的形式和功能及其在疾病中的意义有浓厚的兴趣。David是南京外国语学校2006届毕业生，2010年以最优等级毕业于多伦多大学分子遗传学专业，获理学学士学位。随即在约翰斯·霍普金斯大学医学院、哈佛大学医学院攻读人类遗传学博士学位，2017年获得博士学位。之后在伯克利加州大学完成博士后训练。2023年加入生物技术初创公司Interline Therapeutics，任高级科学家（Senior Scientist ）。

David将使用功能基因组学来识别和寻找关键的疾病调节器。David在约翰斯·霍普金斯大学医学院和哈佛大学医学院的David Ginty实验室完成了他的博士学位，在那里他发现了一种新的信号通路，控制脂肪组织和交感神经系统之间的通信，以及它在糖尿病和肥胖中的意义（2019年《自然》）。随后，David在加州大学伯克利分校的Michael Rape实验室进行博士后研究，在那里他开发了基于细胞的CRISPR筛选平台，以发现用于神经退行性疾病的关键新型降解酶（《科学》，待发表）。

在实验室之外，David的灵感来自文学、设计和建筑。

最先朝气蓬勃投入新生活的人,他们的命运是令人羡慕的。利用AI技术进行药物研发，是当前医疗领域的热门赛道之一。由于支撑AI制药的平台和管线所需的资金规模太大，很多相关企业都在近几年转向了SaaS平台或CEO（合同研究组织，一种专业要求极高的外包服务）服务。Xaira公司的第一代AI制药的勇士们，正努力通过创建生物科技公司往平台方向发展。那么，AI的加入到底能为抗体生成筛选带来多大的提升，就成了公司未来发展的关键点。