Sapete chì a scuperta di una nova droga dura trà 10 è 15 anni è costa miliardi di dollari? A quantità di tempu, soldi è sforzi investiti hè enorme, ma tuttu què cambia grazia à una disciplina scientifica cunnisciuta cum'è chemoinformatica.Ciò chì hè è cumu aiuta à scopre novi medicinaliA risposta hè tantu eccitante quant'è cumplessa, è in questu articulu a spiegheremu in modu simplice.
Chì ghjè a cheminformatica ? L'eccitante fusione di a chimica è di l'informatica
Per capisce Chì ghjè a cheminformatica ?Imagine chì duvete truvà una chjave unica chì apre una serratura estremamente cumplessa. Ma a chjave hè piattata trà una muntagna di dece miliardi di chjave diverse. Chì compitu! Pudete imaginà quantu tempu è sforzu ci vuleria per circà manualmente è pruvà ogni chjave una per una?
Ebbè, l'industria farmaceutica hè di fronte à sta sfida munumentale. A serratura rapprisenta una proteina chì causa malatie, è a chjave hè una molecula chimica chì puderia esse cunvertita in una droga. Per decennii, L'esperti anu utilizatu sistemi "manuali" per truvà ogni nova droga, investendu una quantità veramente enorme di tempu, soldi è sforzi.
Vultendu à l'analogia, imaginate chì avà avete un sistema intelligente Hè capace di escludere subitu nove chjave nantu à dece chì ùn si adattanu micca. U sistema vi aiuta ancu à prevede quali chjave anu a forma più promettente, à raccogliele è à urdinale in gruppi. Bellu! Questa hè, in sostanza, a magia di a Cheminformatica.
Chì ghjè a cheminformatica ? Sicondu u portale PubMed, "hè un campu di tecnulugia di l'infurmazione chì si cuncentra nantu à a raccolta, u almacenamentu, l'analisi è a manipulazione di dati chimichi." Sta disciplina scientifica usa tecniche di l'informatica è di a scienza di i dati per risolve prublemi cumplessi in chimicaHè principalmente focalizatu nantu à a scuperta di medicinali, ma hà ancu applicazioni in parechji settori (agrochimichi, alimentariu, ecc.).
Dui pilastri fundamentali: Dati è Algoritmi
Per capisce cumu funziona a cheminformatica, duvemu parlà di i so dui cumpunenti essenziali: dati chimichi, da una parte, è u algoritmi è mudelli, invece. Questi ultimi sò aduprati per trattà dati chimichi è cusì ottene informazioni utili chì permettenu l'ottimisazione di u sviluppu di i medicinali. Per fà questu, hè prima necessariu digitalizà tutti i dati relativi à ogni cumpostu chimicu esistente.
Cusì tuttu principia cù u digitalizazione di e moleculeQuessi ponu esse rapprisentati digitalmente aduprendu furmati speciali (cum'è SMILES, InChI, o fugliali SDF) chì un urdinatore pò capisce è trattà. Benintesa, ùn parlemu micca di disegni simplici: sti fugliali codificanu informazioni cum'è l'atomi, i so ligami, a so struttura tridimensionale, a carica elettrica, e proprietà fisiche, ecc. Questu hà purtatu à l'esistenza di basi di dati giganti chì almacenanu milioni di molecule, sia naturali sia sintetiche.
- Una volta chì i cumposti chimichi, cù tutte e so caratteristiche, sò purtati à u pianu digitale, hè pussibule applicà strumenti di calculu.
- Eccu ciò chì hè a cheminformatica: applicà dati chimichi statistiche, u apprendimentu automaticu, intelligenza artificiale, data mining è metudi di ricunniscenza di mudelli.
- Tutti questi algoritmi è mudelli acceleranu assai l'analisi di una tale quantità di dati, cù l'obiettivu ultimu di sviluppà medicinali.
Cumu a cheminformatica aiuta à scopre novi medicinali
In fondu, ciò chì face a cheminformatica hè ottimisà ogni tappa di u prucessu di scuperta è di sviluppu di i medicinaliVale a pena nutà chì stu prucessu hè un ciclu longu è cumplessu chì pò piglià da 10 à 15 anni è custà miliardi di dollari. Ma gran parte di stu sforzu hè statu assai simplificatu grazia à a fusione di a chimica è di l'informatica. Fighjemu cumu questu hè pussibule durante e prime fasi di u sviluppu di i medicinali:
Fase 1: Scuperta è Ricerca
Per creà una droga, a prima cosa chì facenu i scientifichi hè di investigà ciò chì provoca una malatia. Dentru à quella causa, Identificanu un bersagliu o un obiettivu biologicu (cum'è una proteina o un genu) chì pò esse mudificatu per trattà a malatia.À questu puntu, a cheminformatica aiuta à sapè s'ellu un bersagliu hè "drogabile", vale à dì, s'ellu hà un bullone (vultendu à l'analogia iniziale) in quale introduce un chjave (molécule) per pruvà à mudificà la.
Inoltre, e tecniche di trasfurmazione di dati aiutanu ancu à identificà è creà molecule candidate (mazzi di chjave) chì puderianu interagisce cù u bersagliu. Invece di pruvà fisicamente milioni di cumposti, un screening virtuale in basi di dati massive per identificà i migliori candidati. Cusì, ciò chì prima pigliava da dui à quattru anni hè avà realizatu in assai menu tempu è cù un investimentu più chjucu di soldi è sforzi.
Fase 2: Fase preclinica
In a fase preclinica, i cumposti i più promettenti identificati sò presi è studiati rigorosamente per valutà a so sicurezza è efficacia. Quessi studii sò tipicamente realizati tramindui in vitro (nantu à e cellule è i tessuti) cum'è in vivo (in l'animali). Ma, A chemoinformatica permette di simulà tutti questi studii in silico, vale à dì, nantu à un urdinatore, è cù risultati assai simili à i testi di laburatoriu. Naturalmente, questu risparmia risorse è tempu, è evita di sintetizà centinaie di varianti inutili.
Fase 3: Fasi di prova clinica
Sè i studii preclinichi anu successu, u compostu passa à a prova umana. Benintesa, un tale compostu pò esse assai putente in una provetta o in una simulazione digitale. Ma s'è u corpu umanu ùn l'assorbe micca, hè tossicu, o u fegatu u metabolizeghja troppu prestu, serà un fiascu di a droga. Dunque, prima di fà a prova nantu à l'omu, hè necessariu fà una Test di Previsione di e Proprietà ADMET, chì misura l'Adsorbimentu, a Distribuzione, u Metabolismu, l'Escrezione è a Tossicità di u cumpostu in u corpu umanu.
Per furtuna, I mudelli cheminformatichi ponu ancu eseguisce testi di predizione di pruprietà ADMETQuestu pò esse fattu ancu prima di pruvà u compostu nantu à l'animali, per escludere prestu i candidati problematichi. Ancu una volta, realizà ste simulazioni digitale riduce u numeru di studii clinichi falliti, è ancu a necessità di utilizà sughjetti di prova (è l'impattu eticu risultante).
In cunclusione, avemu vistu à grandi linee ciò chì hè a chemoinformatica è cumu aiuta à scopre novi medicinali. A scalabilità di sta disciplina scientifica hè enorme., dunque si aspettanu risultati più numerosi è migliori in u futuru. Cumbinendu a putenza di a chimica cù l'intelligenza computazionale, si apre un universu sanu di pussibilità per trattà e malatie più rapidamente, precisamente è economicamente.
Dapoi a mo ghjuventù, sò statu affascinatu da tuttu ciò chì hè scientificu è tecnologicu, in particulare da i progressi chì rendenu a nostra vita più faciule è più piacevule. Amu stà à ghjornu cù l'ultime nutizie è tendenze, è sparte e mo sperienze, opinioni è cunsiglii nantu à i dispusitivi è i gadget chì aghju adupratu. Questu m'hà purtatu à diventà un scrittore web un pocu più di cinque anni fà, cuncentrandumi principalmente nantu à i dispusitivi Android è i sistemi operativi Windows. Aghju amparatu à spiegà cuncetti cumplessi in termini simplici per chì i mo lettori possinu capisceli facilmente.