上海, 中国 - EQS Newswire - 2024年12月10日 – 在农业生产领域，病虫害的快速蔓延始终是悬在农户头顶的达摩克里斯之剑。开发新一代植物保护产品已然成为当务之急。
然而，从发掘潜力分子，到精心筛选候选植物保护产品，再到通过层层严苛测试获取监管许可，整个过程可能耗费长十余年时光，以及数亿美元。更为棘手的是，产品的长期安全性研究往往在研发后期方能开展，此时一旦出现问题，前期投入便付诸东流。
为了扭转这一局面，先正达集团的科学家团队正在领衔一项重大科研变革项目。通过综合运用组学技术和人工智能等前沿科技，确保只有最具安全性的分子得以进入研发环节，从而显著降低风险并加快创新。
该项目首席技术专家Anthony Flemming解释说，此变革项目致力于“在筛选识别分子的最初阶段，就借助突破性技术洞悉潜在的风险”，仿若赋予科学家们一颗神奇的水晶球，预知分子未来“前景”，避免不必要的时间和资金投入。
在此项目推进过程中，所有在研产品都需要接受数百项科学测试，全面考量分子对抗目标的效果以及对动物、人类和环境的潜在影响。预测科学研究负责人Naomi Pain介绍说：“在寻求监管批准之前，我们会进行大量测试，以求充分掌握分子的行为模式和相互作用机制。”
四大“组学”技术方阵 助力分子优化升级
在此次科研变革项目中，转录组学、代谢组学、细胞描绘（表型组学）和蛋白质组学这四大关键技术共同为分子优化贡献海量精细的数据。每一项技术都有可能解锁大量高质量的数据，而这些数据让科学家们让得以精准地调整分子结构，从而确保未来植保产品的安全性与有效性。
转录组学，这项在医药行业已经广泛应用的技术，为植保领域的分子研发带来了全新的视角。它犹如一位敏锐的倾听者，能够精确测量分子与细胞相互作用时基因表达所发生的变化模式，就好像是在监听细胞内部那神秘而复杂的通讯系统。通过这种方式，科学家们可以清晰地了解到哪些基因在分子的作用下变得活跃，哪些基因则保持沉默。
代谢组学则像是一位细致入微的观察者，专注于细胞化学成分以及化学处理后所发生的变化。细胞就如同一个忙碌而有序的工厂，内部不断发生着众多动态的过程，恰似一条条紧密协作的生产线。代谢组学为科学家们提供了一扇观察这些“生产线”状态的窗户，让他们能够清晰地看到细胞内化学成分的变化轨迹，从而精准地选择出具有最有利特征的分子化合物，为研发工作筛选出最优质的“原材料”。
细胞描绘，就像是在细胞这个微观世界里进行一场精妙的绘画创作，也被称为表型组学。它通过使用分子“颜料”，在细胞层面上绘制出一幅幅生动细致的画面，生动地呈现出细胞内部运作的微观世界。这一过程就像是“世界上最小的艺术工作室“里发生的奇妙景象，为研究工作提供了极具价值的视觉信息，让科学家们能够更加直观地观察和理解细胞的状态和变化。
蛋白质组学有点像“钓鱼”，科学家们把分子巧妙地悬垂到细胞的各个部分，随后轻轻地拉出粘附在其上的细胞组成部分。通过这种方式，科学家们能够更加准确地了解分子与细胞相互作用时究竟发挥了怎样的作用，以及细胞的哪些具体部分受到了这种相互作用的影响。这就像在微观世界里进行一场精准的探索，逐步揭开分子与细胞相互作用的神秘面纱。
“组学“技术协同探秘 全景解码分子世界
为了更加清晰地展示这些“组学“技术如何协同工作，我们不妨以日常生活中常见的化学物质——乙醇（酒精）为例。当乙醇进入人体后，通过运用这四大“组学”技术，科学家们能够获取有关乙醇如何与人体生物学相互作用的精确数据，就如同从多个角度对乙醇在人体中的“活动轨迹”进行全方位的追踪和解读。
转录组学技术在这个过程中发挥着独特的作用，它能够清晰地显示乙醇如何引发某些基因信号通路的启动，进而促使身体启动一系列机制来清除体内的乙醇等物质。这就像是身体内部的一套精密警报系统，在乙醇进入后被触发，启动相应的应对程序。通过细胞描绘技术，我们可以直观地看到乙醇分子对细胞膜造成怎样的冲击和破坏，仿佛在微观世界里亲眼目睹了一场“细胞之战”。
代谢组学技术则像是一位精确的“化学侦探”，不仅能够详细追踪乙醇在体内的分解方式，还能深入了解乙醇及其副产品如何影响健康细胞中始终进行着的自然化学过程。它揭示了乙醇在细胞内的“代谢之旅”，以及这场旅程对细胞正常化学环境所带来的微妙影响。
最后，蛋白质组学技术为我们展示了一幅细胞积极应对乙醇入侵的画面，当乙醇分子进入我们的细胞时，这些细胞会迅速产生特定的蛋白质，这些蛋白质的使命就是分解乙醇并将其排出体外，从而维护细胞的正常功能和健康状态。
传统的安全测试方法往往存在成本高昂、耗时长、效率低下等诸多弊端，并且需要大量的分子样本进行测试，这无疑增加了研发的难度和成本。而先正达集团科学家们所采用的这些前沿组学技术，在新的活性成分刚刚被发现的阶段就能够及时实施。
基于这些组学技术，每个测试分子都会产生多达四百万个数据点，如此庞大的数据量就像是一座蕴含着无尽宝藏的“数据金矿”。团队可以通过数据分析手段交叉引用来自所有这些“组学技术贡献的海量数据，从而全面而深入地了解分子行为，如同拥有了一张分子活动的“全景地图”。这不仅能够让科学家们对分子在正常情况下的行为有清晰的认识，还能深入洞察任何偏离“健康”概况的异常情况，及时发现潜在的风险隐患，就像在分子世界里安装了一套敏锐的“预警系统”。
人工智能精准驱动 加速分子设计开发
值得一提的是，先正达集团在这些新“组学“技术的应用中，还巧妙地融入了人工智能的力量，对这些组学技术贡献的大量分子数据进行快速而深入的分析，从而进一步推动了研发进程和创新加速。譬如，在处理转录组学产生的基因表达数据时，人工智能算法可以迅速识别出复杂的基因表达模式，帮助科学家更快地筛选出那些可能具有潜在风险或优势的分子。对于代谢组学的数据，人工智能则可以挖掘出细胞化学成分变化背后隐藏的规律，预测不同分子对代谢过程的长期影响。
在细胞描绘和蛋白质组学方面，人工智能通过图像识别和数据分析技术，能够更精准地解读细胞微观结构变化以及分子与细胞相互作用的细节。例如，在分析细胞绘画所生成的图像时，人工智能模型可以自动识别出细胞形态、结构的细微变化，这些变化可能暗示着分子对细胞功能的影响。同时，人工智能还能整合来自不同“组学”技术的数据，构建出更加全面、动态的分子作用模型，并且可以根据已知的分子特征和数据模式，预测新分子在不同环境下的行为，为科学家提供更多创新的思路和方向。
先正达集团的科学家们还利用人工智能技术建立了智能模拟系统，能够在虚拟环境中对分子进行测试和优化。这不仅减少了实际实验的次数，节省了大量的时间和资源，还能够在更短的时间内评估更多的分子组合。通过不断地学习和优化，人工智能系统能够不断提高对分子安全性和有效性的预测准确性，为研发工作提供更加可靠的支持。
细胞绘画技术帮助我们深入了解细胞的内部运作
通过在分子设计的早期阶段开创性地运用多组学技术数据以及人工智能，先正达集团科研团队取得了的显著成果。先正达集团目前已同时拥有三款高效创新化合物，而这三项原创技术均有望在未来几年内成为植保领域的超级大单品。
Naomi Pain强调：“这一突破性的创新实践不仅仅是简单地节省了植保产品科研的时间和成本，更为重要的是，它还成功地优化了新药的开发流程，使得我们能够以前所未有的速度将更安全的分子和植保产品送到农户手中。”
全球农户肩负着增产粮食的重任，同时面临大自然的严峻考验，而农业可持续发展的未来系与科技创新的突破。先正达集团科学家们的创新探索与实践，为保障全球范围的农业繁荣和粮食供应提供了有力支撑与贡献。
来源：先正达集团新闻中心，英文原文链接：https://www.syngenta.com/safer-ever-right-start
