目录
- 执行摘要：加速组合医学化学的变革
- 2025市场规模、增长和关键参与者
- 技术深入分析：自动化合成与高通量筛选
- 人工智能和机器学习：改革化合物库设计
- 新兴趋势：绿色化学与可持续合成
- 专利环境与监管考虑
- 关键应用：肿瘤学、传染病及其他
- 战略合作：制药、生物技术与学术合作伙伴关系
- 市场预测2025–2029：机遇与风险
- 未来展望：组合医学化学的下一步是什么？
- 来源与参考文献
执行摘要：加速组合医学化学的变革
组合医学化学在2025年正经历快速变革，推动力来自于自动化、人工智能（AI）和高通量筛选技术的进步。这些创新加速了药物发现的速度，使合成和评估庞大的化学库得以以前所未有的速度和精度进行。
大型制药公司和专业技术公司正在投资全自动的组合化学平台。例如，GSK将AI指导设计与自动化合成系统相结合，以简化化合物优化和药物候选者的识别。同样，诺华不断扩展其自动化合成实验室，利用机器人和信息学每周生成和测试数千种新分子。
在合同研究和技术提供商领域，像Evotec这样的公司正在提供利用基于云的数据分析的组合化学服务，为制药合作伙伴提供实时筛选结果和化学空间探索的访问。这种协作模式有助于药物发现的民主化，让较小的生物技术公司也能获得最先进的化合物库和筛选能力。
最近的数据表明，组合库现在常规可以包含数百万种不同的化合物，筛选通量每天可达数万种化合物。DNA编码库（DEL）技术的整合是一项关键趋势，X-Chem便是一个例子，它能够快速选择针对难以对付的生物目标的新型结合物。
展望未来几年，组合医学化学的前景特征在于机器学习、自动化和微型化的进一步融合。像Schrödinger这样的公司正在通过AI驱动的分子设计来增强虚拟筛选，而硬件供应商如Chemspeed Technologies AG则提供可扩展合成和并行实验的模块化平台。
总体而言，组合医学化学的加速正在缩短药物发现周期，扩大可获取化学物质的多样性，并为针对复杂疾病开辟新的领域。预计制药公司、技术提供者和学术团体之间的持续合作将进一步保持这种势头，持续到2026年及以后的未来。
2025市场规模、增长和关键参与者
组合医学化学在药物发现和开发中继续发挥变革性的作用，市场规模和行业动态反映出持续的创新和投资。截至2025年，全球组合化学服务市场——包括化合物库设计、合成和筛选——仍然强劲，推动因素是医药研发中对高通量方法的日益需求以及向精准医疗的持续转变。
主要制药公司和合同研究组织（CRO）正在扩展其组合化学能力。Evotec SE报告称，其自动化库合成和击中优化平台受到生物技术公司和制药合作伙伴的日益关注。同样，WuXi AppTec已扩展其医药化学服务，包括组合库生成，以支持全球药物发现项目，而Curia Global继续投资于自动化并行合成和高通量纯化技术。
自动化和人工智能（AI）的最新进展正在加速市场增长。领先的化合物库供应商ChemDiv利用AI驱动设计为其组合化学平台赋能，实现了多样化和针对性库的快速生成。这种数字工具的整合不仅提高了化合物筛选的效率，还使得识别针对难以对付的靶标的新化学类型成为可能。
2025年，该市场的特点是制药公司、CRO和技术提供商之间的战略合作。拜耳公司（Bayer AG）继续扩大合作伙伴关系，以获取外部组合化学专业知识和库，而Galapagos NV则专注于内部创新，利用专有组合平台。此外，试剂和构建块供应商如MilliporeSigma（默克KGaA旗下）和东京化成工业（Tokyo Chemical Industry）正在扩大其产品组合，以满足全球合成实验室日益增长的需求。
展望未来，全球组合医学化学行业预计将在2027年之前继续保持适度增长，这得益于日益扩大的药物发现管道、个性化医疗的兴起以及自动化的进步。关键参与者可能会继续关注进一步整合AI、机器人技术和数据分析，以提高通量和改善化学库的质量，确保该行业在制药创新的前沿。
技术深入分析：自动化合成与高通量筛选
组合医学化学正在受到自动化合成和高通量筛选（HTS）技术的进步的变革，使快速生成和评估庞大的化学库成为可能。如2025年，领先的制药公司和技术提供商正在整合复杂的自动化平台、机器人和人工智能（AI）来加速化合物的合成、纯化和生物测试。
自动化合成系统现在能够并行生产数千种独特化合物，精确的液体处理机器人和微流控反应器显著减少了人工劳动，提高了可重复性。例如，默克KGaA已扩展其自动合成工作站，使化学家能够在最少的人工干预下设计和执行组合库。同样，Thermo Fisher Scientific提供将自动合成、纯化和化合物管理相结合的集成平台，简化了医学化学工作流程。
高通量筛选方法也迅速发展。支持机器人的筛选平台现在可以在几天内分析数十万到数百万种化合物与生物靶标的相互作用。GSK在超高通量筛选（uHTS）设施上进行了大量投资，利用自动化测定准备和读数技术从大型组合库中识别活性分子。AI驱动的击中识别和预测分析的整合进一步提高了筛选效率，正如诺华和学术伙伴之间的合作举措所示。
接下来的几年预计将继续推动自动化化学、微型化和数据驱动优化的融合。像SPT Labtech这样的公司正在开发紧凑型模块化HTS仪器，以促进灵活可扩展的筛选活动，而PerkinElmer和安捷伦科技（Agilent Technologies）提供的基于云的数据管理解决方案使筛选结果的实时共享和分析成为可能。
- 预测自动化组合合成将通过并行实验和实时反馈循环将前期优化时间缩短多达50%。
- AI指导的化合物选择和自动生物测定预计将导致更高的击中率和更高效的候选筛选。
- 行业合作，如制药公司与自动化提供商之间的合作，可能会推动跨平台的标准化和互操作性。
总体而言，先进的自动化和高通量筛选的整合可能会重新定义组合医学化学工作流程，为快速和可靠的药物发现铺平了道路，伴随着行业在2025年及以后的发展。
人工智能和机器学习：改革化合物库设计
到2025年，人工智能（AI）和机器学习（ML）的整合正在重新塑造组合医学化学中化合物库的设计和优化。传统上，多样化化学库的构建依赖于经验选择和专家直觉，但现代方法利用大量数据仓库和先进算法加快了击中识别和前期优化。
几家主要制药公司和技术驱动的初创公司正在部署基于AI的平台，以优化化合物库的生成和筛选。例如，诺华扩展了其AI合作，以精炼化学空间探索，利用ML模型预测化合物活性和合成可行性。类似地，辉瑞（Pfizer）报告称使用深度学习算法优先考虑来自组合库的化合物，减少所需的实体样品数量，加快早期药物发现。
云平台，如Schrödinger提供的平台，使能够虚拟列举和分析数十亿种化学实体。其AI支持的分子设计工具促进了针对特定生物靶标的定向、优化性质的库的创建。这一能力越来越多被制药和生物技术公司采用，以提高击中-引导转化运动的效率。
此外，像Exscientia这样的公司正在开创完全自主的设计-制造-测试-分析（DMTA）循环。它们的AI驱动方法自动化了化合物选择、合成规划和计算机验证的迭代过程，从而显著缩短了周期时间。Exscientia宣布其平台在挑战性靶标上设计了新型活性化合物所需的时间远低于传统方法。
在供应商方面，ChemDiv和Enamine正在扩展其AI增强的化合物库供给。这些库使用化学信息学和ML算法进行策划，确保客户筛选程序中的更高命中率和更好的多样性。
展望未来，接下来的几年预计将在组合医学化学中看到AI、云计算和自动化的进一步融合。行业利益相关者预期AI指导的设计不仅会加快发现时间表，而且会扩大可访问的化学空间，提高在引导识别中的成功概率。随着算法的复杂性增加和数据资源的扩展，这些技术对化合物库生成的效率和创造力的影响将持续加剧。
新兴趋势：绿色化学与可持续合成
组合医学化学作为现代药物发现的基石，正在经历重大的转变，尤其在2025年，随着可持续性和绿色化学原则被整合到设计和合成工作流程中。这一转变是由于日益增强的监管和社会压力，要求减少环境影响，同时合成方法和自动化技术的进步。
一个关键趋势是采用无溶剂或最小溶剂的合成路线。在组合化学中，像Sigma-Aldrich（MilliporeSigma）这样的公司正在扩展其绿色试剂和催化剂的供应，帮助医学化学家减少有害废物的产生。此外，超临界二氧化碳和水基化学方法正在被探索，以取代传统的有机溶剂，这些溶剂构成了制药废物流的相当一部分。
自动化平台的设计越来越考虑可持续性。例如，Chemours提供氟化试剂和材料，使得选择性转化在温和条件下进行，从而降低能耗并提高原子经济。同时，Thermo Fisher Scientific将绿色化学指标整合到其自动合成设备中，使研究人员能够实时监控和最小化资源使用。
另一个新兴领域是在组合库中使用生物催化剂和酶介导的反应。诺和诺德（Novozymes）和巴斯夫开发了酶平台，在环境友好的条件下实现高通量立体选择性转化。预计这些进展将有助于以较低的环境足迹生成多样的化合物库。
制药公司与绿色化学联盟之间的合作也在增加。例如，格兰施特林继续投资于可持续合成方法的开发，并支持开放创新框架，以在整个行业传播绿色协议。预计这一趋势将在美国和欧盟的监管机构日益要求药物开发管道中的生命周期分析和可持续性指标的背景下加速。
展望未来，组合医学化学的前景与绿色技术平台的成熟和全球可持续标准的协调密切相关。预计到2026年及以后，将机器学习与绿色化学数据结合，将能够预测优化合成效率和环境影响，使组合化学处于可持续制药创新的前沿。
专利环境与监管考虑
作为现代药物发现的基石，组合医学化学在2025年继续重塑专利和监管环境。该领域的演变——以高通量合成和筛选为标志——导致新型化学实体（NCEs）的激增，从而引发了强劲的专利活动和监管审查。截至2025年，主要制药公司和创新生物技术公司正在加强努力，以确保组合库、合成方法和独特结构框架的知识产权（IP）保护。
关键参与者如辉瑞（Pfizer Inc.）和诺华（Novartis AG）已报告增加了不仅覆盖最终化合物而且涵盖专有组合技术和自动化平台的专利申请。例如，GSK已扩展其投资组合，保护库设计算法及其产生的化学物质，这反映了将上游创新包含在IP申报中的更广泛趋势。
在监管方面，美国食品药品监督管理局（FDA）和欧洲药品管理局（EMA）正在更新指南，以适应通过组合方法生成的化合物的复杂性和数量。修订的临床前数据要求及化合物库表征流程正被试点，旨在加速早期阶段的批准，同时保持安全性和有效性基准。
2025年的一个新兴问题是组合库本身的专利授权，特别是在披露大量结构相似化合物时的新颖性和创造性步骤。美国专利商标局（USPTO）和欧洲专利局（EPO）越来越要求详细的化合物特征描述并清楚地展示所声称结构的特定用途。这一趋势促使公司整合先进的分析和AI驱动的属性预测，正如罗氏与AI技术提供商之间的合作所示，以强化其提交的专利性。
展望未来，预计未来几年将进一步对组合衍生药物的监管路径进行协调，监管机构与行业联盟之间的持续对话将有助于增进理解。行业对汇集的化合物提交的数据要求和改进的专利指南的期望，特别是随着数字化学和自动化继续增加组合产出的规模和多样性。
关键应用：肿瘤学、传染病及其他
组合医学化学继续成为药物发现的基石，尤其是在肿瘤学和传染病研究方面。截至2025年，高通量组合合成和筛选使得能够快速生成和评估庞大的化学库，加速了为复杂疾病识别有前途的引导化合物的过程。
在肿瘤学中，组合化学对发现新型小分子药物靶向以前“难以药物化”的蛋白质至关重要。例如，DNA编码库（DEL）的应用显著扩展了研究人员可访问的化学空间。这一技术使得能够同时合成和筛选数十亿种化合物，这一过程正被如X-Chem和诺华等公司利用，以寻找新一代激酶抑制剂和蛋白质-蛋白质相互作用调节剂。从这种方法中产生的临床候选者在前临床癌症模型中显示出了更高的特异性和有效性，预示着新的靶向疗法的到来。
对抗传染病的斗争也受益于组合医学化学的进步。像GSK和罗氏等机构已经采用组合合成平台来加速新型抗病毒药物和抗生素的发现，这在面对不断增加的抗微生物耐药性时至关重要。例如，组合方法促进了针对病毒蛋白酶和细菌酶的抑制剂的快速开发。这些方法不仅提高了命中率，还允许进行结构-活性关系（SAR）优化，以提高效力并减少毒性。
除了肿瘤学和传染病之外，组合化学正在扩展到免疫学、神经科学和罕见疾病等领域。生物技术公司如Evotec利用组合方法设计免疫检查点调节剂和神经受体调节剂，旨在满足未满足的医疗需求。学术中心与行业之间的重要合作，典型如斯克里普斯研究所的伙伴关系，继续推动创新和将组合发现转化为临床候选者的进展。
展望未来，人工智能与组合化学的融合将进一步加速药物发现。AI驱动的算法越来越多地用于设计定向库和预测生物活性，正如Insilico Medicine的倡议所示。这种协同作用预计将在未来几年内提高新药开发在多个治疗领域的效率和成功率。
战略合作：制药、生物技术与学术合作伙伴关系
制药公司、生物技术公司和学术机构之间的战略合作已成为推动组合医学化学发展的基石，尤其是该领域进入2025年。这些伙伴关系对加速新药候选者的识别、优化化合物库和利用尖端筛选技术至关重要。
一个最显著的趋势是将高通量组合化学平台与人工智能（AI）和机器学习整合，使得合作伙伴能够设计和合成具有更好药物特性的庞大化学库。例如，GSK继续扩大与计算化学领域学术团队的合作，旨在为其肿瘤学和传染病管道生成多样的化合物集合。同样，辉瑞（Pfizer）与专注于AI驱动的分子设计的生物技术初创公司之间的关系也在加强，便于快速探索化学空间并加速引导优化过程。
学术机构仍然是重大贡献者，通常提供独特的分子框架和新颖的合成方法。2024年和2025年初，哈佛大学化学与化学生物系与多家制药公司合作，旨在将学术发现的组合合成转化为可扩展的药物开发努力。这些合作通常涉及对化合物库的共享访问、专有技术的共同开发和联合知识产权策略。
专注于组合化学的生物技术公司，如Evotec，也与制药伙伴达成多年协议，提供对其高通量平台和定制库设计服务的访问。在2025年，Evotec的与主要制药公司的合作专注于扩展可获化学多样性的范围，同时在筛选活动中高效地筛选出击中。
- 数据共享与整合：最近的合作优先考虑安全的数据共享和化学信息学工具的整合，如诺华与领先研究大学之间的合作。这些努力旨在协调化合物数据并简化结构-活性关系（SAR）分析。
- 前景：预计未来几年，特定应用组合化学持续深化跨行业合作，尤其是针对蛋白质间相互作用和别构调节剂等挑战性的治疗靶点。预计云计算的组合管理和协作数字实验室笔记本的广泛应用将进一步提升这些联盟的效率和透明性。
总体而言，随着我们进入2025年，战略合作在维持组合医学化学创新中仍然至关重要，重点在于整合新技术、扩展化学多样性并加速早期发现的转化为临床候选者。
市场预测2025–2029：机遇与风险
组合医学化学在2025年至2029年期间预计将实现 substantial 的增长，推动力量来自于高通量筛选、人工智能（AI）的进步以及对更快药物发现的持续需求。该行业的前景反映出扩大的机遇和关键挑战，这将塑造未来几年的发展轨迹。
主要制药公司和技术开发者正在扩大对自动化合成和筛选平台的投资，旨在生成和评估更大规模的化合物库，更高化学多样性。例如，辉瑞（Pfizer）和诺华继续将组合化学与数字工具整合，以加速早期药物发现并优化引导识别。这种整合预计将缩短开发时间，支持对组合方法在2029年之前增加市场渗透的预测。
AI和机器学习在组合医学化学中的应用预计将成为一个关键的差异化因素。像阿斯利康（AstraZeneca）这样的公司正在利用AI设计虚拟库并预测新化合物的生物活性，提高了命中率并减少了成本高昂的实验周期。随着越来越多的组织采用此类技术，组合化学活动的效率和成功率可能会提高，从而支持市场的强劲增长。
在供应方面，像Sigma-Aldrich（默克）和东京化成工业（TCI）这样的公司正在扩大其构建块、树脂和自动化设备的供应。这一趋势预计将继续，因为新的试剂和并行合成技术将进入市场，以满足来自学术界和工业界日益增长的需求。
尽管有这些机遇，行业仍面临显著风险。围绕新型结构和库设计的知识产权（IP）管理仍然是一个有争议的问题，尤其是随着创新步伐的加快。此外，合成和表征高度多样化库的复杂性可能导致质量控制挑战和成本增加。随着组合方法更直接地影响临床候选者的选择，监管审查也可能加剧。
总体来看，组合医学化学的市场预计将在2025年至2029年之间持续稳定增长，受到技术融合和R＆D支出的支持。然而，成功将依赖于应对知识产权、监管和技术障碍，使战略伙伴关系和持续创新对行业参与者至关重要。
未来展望：组合医学化学的下一步是什么？
组合医学化学近年来经历了显著的变革，驱动力来自自动化、人工智能（AI）和高通量筛选的进步。展望2025年及以后，该领域的进一步演变正在进行，特别是随着制药和生物技术公司加大对加速药物发现管道和整合数据驱动方法的关注。
一个明确的趋势是自动化合成平台和AI增强设计工具的日益普及。领先的仪器制造商和技术提供商正大力投资于机器人和机器学习，以简化库生成和化合物优化。例如，安捷伦科技（Agilent Technologies）和Thermo Fisher Scientific推出了下一代自动液体处理和并行合成系统，旨在提高组合化学工作流程的效率和可重复性。这些平台越来越多地与AI驱动的软件整合，能够实时预测分子属性、优先合成候选和分析结构-活性关系。
另一个进展是可访问化学空间的扩展，包括纳入新型构建块和非传统结构。像MilliporeSigma（默克KGaA）和ChemDiv这样的公司正在提供多样化的高质量化合物库和试剂，以支持组合合成，帮助医学化学家探索非常规模式和更复杂的分子架构。这种化学多样性的扩展预计将产生新类药物候选者，特别是在如蛋白质-蛋白质相互作用和别构调节等具有挑战性的治疗领域。
工业与学术的合作也在加快，致力于共享资源、数据和最佳实践的联盟和合作正在形成。由国家生物技术信息中心和大型制药公司支持的倡议正在促进开放获取数据库和预测建模平台的开发，从而催化更聪明、更加定向的化合物库的形成。
展望接下来的几年，组合医学化学预计将在早期药物发现中扮演越来越核心的角色，特别是在个性化医疗和靶向治疗日益突出之际。云计算、AI与先进机器人技术的整合将进一步压缩发现周期并降低成本，而增强的化学信息学将使得更具理性和假设驱动的库设计成为可能。随着这些创新的成熟，该行业将更接近实现组合方法在满足医疗需求方面的全部潜力。
来源与参考文献
- GSK
- 诺华
- Evotec
- Schrödinger
- Chemspeed Technologies AG
- WuXi AppTec
- ChemDiv
- Galapagos NV
- Thermo Fisher Scientific
- SPT Labtech
- PerkinElmer
- Exscientia
- Enamine
- 巴斯夫
- 欧洲药品管理局（EMA）
- 欧洲专利局（EPO）
- 罗氏
- 斯克里普斯研究所
- Insilico Medicine
- 哈佛大学
- 国家生物技术信息中心
