患者数字孪生与虚拟临床试验

患者数字孪生与虚拟临床试验利用患者计算模型和虚拟模拟来缩减、加速或降低临床药物开发的风险，而非直接治疗患者。Unlearn公司AI生成的数字孪生技术正日益被用于构建合成对照组，以替代试验对照组的部分人群，该公司于2026年6月在《npj Digital Medicine》上发表了一份关于因果推断与数字孪生在临床试验未来应用中的路线图；其还于2026年7月宣布与Acumen Pharmaceuticals合作，探索利用数字孪生技术分析阿尔茨海默病临床项目。Certara的Simcyp模拟器是一个历经25年、与超过35家制药公司组成的联盟共同打造的基于生理学的药代动力学（PBPK）平台，于2026年初发布了在EMA资格认定基础上推出的25版本，Certara报告称Simcyp模拟结果已替代了慢性髓系白血病疗法asciminib的十项人体试验。VeriSIM Life正在打造其所称的"全栈预测基础设施"，帮助制药公司预见从实验室发现到人体疗法转化过程中的挑战，并于2026年6月与FDA国家毒理学研究中心正式建立研究合作关系，该合作基于该机构关于减少临床前安全性研究中动物试验的路线图。在法国，Novadiscovery（Nova In Silico）利用其因果AI虚拟临床试验平台jinkō，前瞻性地预测了默克公司（Merck）三期临床试验CORALreef Lipids的LDL-C（低密度脂蛋白胆固醇）结果，该消息于2025年11月公布。

患者数字孪生与虚拟临床试验的关键方向包括：

1. AI生成的合成对照组（AI-Generated Synthetic Control Arms）： 替代或补充试验对照组部分人群的数字孪生技术，减少需要接受安慰剂的患者数量——Unlearn.AI的TwinRCT方法论。
2. 基于生理学的药代动力学建模（Physiologically-Based Pharmacokinetic Modeling）： 对药物吸收、分布、代谢和排泄进行机制性模拟，经监管机构资格认定可替代部分人体试验——Certara的Simcyp模拟器。
3. 临床前到临床转化AI（Preclinical-to-Clinical Translation AI）： 预测分子从实验室走向人体试验过程中表现的预测性基础设施，与减少动物试验的监管努力相契合——VeriSIM Life。
4. 因果AI虚拟患者模拟（Causal-AI Virtual Patient Simulation）： 模拟真实世界生理机能、疾病进展和治疗反应的虚拟患者"孪生体"，用于试验设计与预测——Novadiscovery的jinkō平台。

行业价值链#

[患者/生理学模型开发] ──> [针对真实试验数据的模型验证] ──> [监管资格认定（FDA/EMA/NMPA）]
                                                    │
                                       （试验设计/模拟部署）
                                                    │
                                                    ▼
[扩展的监管认可] <─── [前瞻性预测准确性追踪] <─────┘

价值链层级#

行业交叉技术：

• 因果AI数字孪生生成（AI-Generated Synthetic Control Arms、Causal-AI Virtual Patient Simulation）： 生成个体化预测患者轨迹的机器学习方法，可用作合成对照或试验设计的输入。
• 机制性PBPK模拟（Physiologically-Based Pharmacokinetic Modeling）： 针对药物吸收、分布、代谢和排泄的全身生理学建模，历经数十年在制药行业联盟投入下构建与完善。
• 跨物种转化建模（Preclinical-to-Clinical Translation AI）： 连接动物/临床前数据与人体临床结果的预测模型，支持减少动物试验的监管努力。

该技术栈应用患者计算建模与模拟技术，在人体试验之前或与之并行，缩减、加速或降低临床药物开发的风险。

1. AI生成的合成对照组（AI-Generated Synthetic Control Arms）：
   • Unlearn.AI的TwinRCT方法论生成可用作合成对照组数据的个体化数字孪生，降低对安慰剂组患者的依赖，其方法目前已成为一篇同行评审路线图论文的主题，并促成了一项具名的阿尔茨海默病药企合作。
2. 基于生理学的药代动力学建模（Physiologically-Based Pharmacokinetic Modeling）：
   • Certara的Simcyp模拟器对药物吸收、分布、代谢和排泄进行机制性建模，其获EMA资格认定的结果已替代了一项白血病疗法的十项人体试验。
3. 临床前到临床转化AI（Preclinical-to-Clinical Translation AI）：
   • VeriSIM Life的预测性基础设施可预测从实验室到人体疗法转化过程中的风险，并通过与FDA国家毒理学研究中心的直接研究合作使其正式化。
4. 因果AI虚拟患者模拟（Causal-AI Virtual Patient Simulation）：
   • Novadiscovery的jinkō平台构建模拟生理机能和疾病进展的虚拟患者孪生体，并通过对默克三期临床试验结果的前瞻性、具名预测获得验证。