Wisten jo dat it ûntdekken fan in nij medisyn tusken de 10 en 15 jier duorret en miljarden dollars kostet? De hoemannichte tiid, jild en muoite dy't deryn ynvestearre wurdt is enoarm, mar dat feroaret allegear tanksij in wittenskiplike dissipline dy't bekend stiet as chemoinformatika.Wat it is en hoe't it helpt by it ûntdekken fan nije medisinenIt antwurd is like spannend as kompleks, en yn dizze post sille wy it op in ienfâldige manier útlizze.
Wat is skiekunde-ynformatika? De spannende fúzje fan skiekunde en ynformatika
Te begripen Wat is skie-ynformatika?Stel jo foar dat jo in unike kaai fine moatte dy't in ekstreem kompleks slot iepenet. Mar de kaai is ferburgen tusken in berch fan tsien miljard ferskillende kaaien. Wat in taak! Kinne jo jo yntinke hoefolle tiid en muoite it soe nimme om elke kaai ien foar ien manuell te sykjen en te besykjen?
No, de farmaseutyske yndustry stiet foar dizze monumintale útdaging. It slot stiet foar in sykteferoarsaakjende proteïne, en de kaai is in gemysk molekule dat yn in medisyn omset wurde kin. Al tsientallen jierren, Saakkundigen hawwe 'manuele' systemen brûkt om elk nij medisyn te finen, ynvestearret in echt enoarme hoemannichte tiid, jild en muoite.
Werom nei de analogy, stel jo foar dat jo no in hawwe smart systeem It is yn steat om njoggen fan de tsien kaaien dy't net passe direkt út te sluten. It systeem helpt jo ek te foarsizzen hokker kaaien de meast beloftefolle foarm hawwe, se te sammeljen en se yn bosken te sortearjen. Geweldich! Dat is, yn essinsje, de magy fan Cheminformatics.
Wat is skie-ynformatika? Neffens it portaal PubMed, 'is in fjild fan ynformaasjetechnology dat him rjochtet op it sammeljen, opslaan, analysearjen en manipulearjen fan gemyske gegevens.' Dizze wittenskiplike dissipline brûkt kompjûterwittenskip en datawittenskiptechniken om komplekse problemen yn 'e skiekunde op te lossenIt is benammen rjochte op it ûntdekken fan medisinen, mar hat ek tapassingen yn meardere sektoaren (agrogemyske yndustry, iten, ensfh.).
Twa fûnemintele pylders: Gegevens en algoritmen
Om te begripen hoe't cheminformatika wurket, moatte wy prate oer de twa essensjele komponinten: gemyske gegevens, oan 'e iene kant, en de algoritmen en modellen, oan 'e oare kant. De lêste wurde brûkt om gemyske gegevens te ferwurkjen en sa nuttige ynformaasje te krijen dy't de optimalisaasje fan medisynûntwikkeling mooglik makket. Om dit te dwaan, is it earst nedich om alle gegevens relatearre oan elke besteande gemyske ferbining te digitalisearjen.
Dus it begjint allegear mei de digitalisaasje fan molekulenDizze kinne digitaal fertsjintwurdige wurde mei spesjale formaten (lykas SMILES-, InChI- of SDF-bestannen) dy't in kompjûter begripe en ferwurkje kin. Fansels hawwe wy it net oer ienfâldige tekeningen: dizze bestannen kodearje ynformaasje lykas atomen, har bannen, har trijediminsjonale struktuer, elektryske lading, fysike eigenskippen, ensfh. Dit hat resultearre yn it bestean fan gigantyske databases dy't miljoenen molekulen opslaan, sawol natuerlike as syntetyske.
- Sadree't de gemyske ferbiningen, mei al har skaaimerken, nei it digitale flak brocht binne, is it mooglik om der komputerynstruminten op ta te passen.
- Dit is wêr't cheminformatica oer giet: it tapassen fan gemyske gegevens statistiken, de automatysk learen, keunstmjittige yntelliginsje, datamining en patroanherkenningsmetoaden.
- Al dizze algoritmen en modellen fersnelle de analyze fan sa'n enoarme hoemannichte gegevens sterk, mei as úteinlike doel it ûntwikkeljen fan medisinen.
Hoe't cheminformatika helpt by it ûntdekken fan nije medisinen
Yn prinsipe, wat cheminformatica docht is optimalisearje elke faze fan it proses fan ûntdekking en ûntwikkeling fan medisinenIt is it neamen wurdich dat dit proses in lange en komplekse syklus is dy't 10 oant 15 jier duorje kin en miljarden dollars kostje kin. Mar in grut part fan dizze ynspanning is sterk ferienfâldige tanksij de fúzje fan skiekunde en ynformatika. Litte wy ris sjen hoe't dit mooglik is yn 'e iere stadia fan medisynûntwikkeling:
Fase 1: Untdekking en ûndersyk
Om in medisyn te meitsjen, is it earste dat wittenskippers dogge ûndersykje wat in sykte feroarsaket. Binnen dy oarsaak, Se identifisearje in biologysk doelwyt of objektiv (lykas in proteïne of gen) dat feroare wurde kin om de sykte te behanneljen.Op dit punt helpt cheminformatika om te witten oft in doelwyt "druggber" is, dat is, as it in ... hat bolt (werom nei de earste analogy) wêryn't in yntrodusearre wurde moat kaai (molekule) om te besykjen it te modifisearjen.
Derneist helpe gegevensferwurkingstechniken ek om identifisearje en meitsje kandidaatmolekulen (bosken kaaien) dy't mei it doel ynteraksje koenen. Ynstee fan miljoenen ferbiningen fysyk te testen, in firtuele screening yn massive databases om de bêste kandidaten te identifisearjen. Sa wurdt wat eartiids twa oant fjouwer jier duorre no yn folle minder tiid en mei in lytsere ynvestearring fan jild en muoite berikt.
Fase 2: Preklinyske faze
Yn 'e preklinyske faze wurde de meast belofte ferbiningen dy't identifisearre binne nommen en strang bestudearre om har feiligens en effektiviteit te evaluearjen. Dizze stúdzjes wurde typysk útfierd sawol ... in vitro (op sellen en weefsels) as yn vivo (by bisten). Mar, Chemoinformatika makket it mooglik om al dizze stúdzjes te simulearjen yn silico, dat is, op in kompjûter, en mei resultaten dy't tige ferlykber binne mei laboratoariumtests. Fansels besparret dit middels en tiid, en foarkomt it synthetisearjen fan hûnderten nutteleaze farianten.
Fase 3: Klinyske proeffazen
As preklinyske stúdzjes suksesfol binne, giet de ferbining troch nei minsklike testen. Fansels kin sa'n ferbining tige krêftich wêze yn in reageerbuis of yn in digitale simulaasje. Mar as it minsklik lichem it net opnimt, it giftich is, of de lever it te fluch metabolisearret, sil it in medisynfal wêze. Dêrom is it, foardat testen by minsken, needsaaklik om in ... út te fieren ADMET Eigenskippen Foarsizzingstest, dy't Adsorpsje, Distribúsje, Metabolisme, Útskieding en Toksisiteit mjit fan 'e ferbining yn it minsklik lichem.
Lokkich, Cheminformatica-modellen kinne ek ADMET-eigenskipsfoarsizzingstests útfiereDit kin dien wurde sels foardat de ferbining op bisten test wurdt, om problematyske kandidaten betiid út te sluten. Opnij ferminderet it útfieren fan dizze digitale simulaasjes it oantal mislearre klinyske proeven, lykas de needsaak om proefpersoanen te brûken (en de resultearjende etyske ynfloed).
Ta beslút, wy hawwe yn grutte linen sjoen wat chemoinformatika is en hoe't it helpt by it ûntdekken fan nije medisinen. De skalberberens fan dizze wittenskiplike dissipline is enoarm., dus wurde mear en bettere resultaten ferwachte yn 'e takomst. Troch de krêft fan skiekunde te kombinearjen mei kompjûteryntelliginsje iepenet in hiel universum fan mooglikheden foar it behanneljen fan sykten rapper, krekter en ekonomysker.
Sûnt ik tige jong wie, bin ik heul nijsgjirrich west nei alles yn ferbân mei wittenskiplike en technologyske foarútgong, foaral dejingen dy't ús libben makliker en ûnderhâldend meitsje. Ik hâld fan in bliuw op 'e hichte mei it lêste nijs en trends, en dielen fan myn ûnderfiningen, mieningen en advys oer de apparatuer en gadgets dy't ik brûk. Dit late my in bytsje mear as fiif jier lyn in webskriuwer te wurden, foaral rjochte op Android-apparaten en Windows-bestjoeringssystemen. Ik haw leard om yn ienfâldige wurden út te lizzen wat yngewikkeld is, sadat myn lêzers it maklik kinne begripe.