Kimyoinformatika nima va u yangi dori vositalarini kashf etishga qanday yordam beradi?

Yangi dorini kashf qilish 10-15 yil davom etishini va milliardlab dollarga tushishini bilasizmi? Sarmoya qilingan vaqt, pul va kuch miqdori juda katta, ammo bularning barchasi kimyoinformatika deb nomlanuvchi ilmiy intizom tufayli o'zgarib bormoqda.Bu nima va u yangi dori-darmonlarni topishga qanday yordam beradiJavob murakkab bo'lganidek hayajonli va bu postda biz buni sodda tarzda tushuntiramiz.

Kimyoformatika nima? Kimyo va informatikaning hayajonli uyg'unligi

Tushunish uchun Kimyoformatika nima?Tasavvur qiling, siz juda murakkab qulfni ochadigan noyob kalitni topishingiz kerak. Ammo kalit o'n milliard turli xil kalitlardan iborat tog'lar orasida yashiringan. Qanday vazifa! Har bir kalitni birma-bir qo'lda qidirish va sinab ko'rish uchun qancha vaqt va kuch sarflash kerakligini tasavvur qila olasizmi?

Farmatsevtika sanoati ushbu monumental muammoga duch kelmoqda. Qulf kasallik qo'zg'atuvchi oqsilni ifodalaydi, kalit esa doriga aylantirilishi mumkin bo'lgan kimyoviy molekuladir. O'nlab yillar davomida, Mutaxassislar har bir yangi dorini topish uchun "qo'lda" tizimlardan foydalanganlar, haqiqatan ham katta miqdorda vaqt, pul va kuch sarflash.

O'xshatishga qaytsak, endi sizda bor deb tasavvur qiling aqlli tizim U mos kelmaydigan o'nta kalitdan to'qqiztasini darhol chiqarib tashlashga qodir. Tizim, shuningdek, qaysi kalitlar eng istiqbolli shaklga ega ekanligini taxmin qilish, ularni yig'ish va ularni to'plamlarga ajratishga yordam beradi. Ajoyib! Bu, aslida, kimyoformatikaning sehridir.

Kimyoformatika nima? Portalga ko'ra PubMed, 'kimyoviy ma'lumotlarni yig'ish, saqlash, tahlil qilish va manipulyatsiya qilishga qaratilgan axborot texnologiyalari sohasi'. Bu ilmiy intizom kimyodagi murakkab masalalarni hal qilish uchun informatika va ma'lumotlar fanidan foydalanadiU birinchi navbatda dori-darmonlarni topishga qaratilgan, lekin ayni paytda bir nechta sektorlarda (agrokimyoviy moddalar, oziq-ovqat va boshqalar) qo'llaniladi.

Ikkita asosiy ustun: ma'lumotlar va algoritmlar

Kimyoformatikaning qanday ishlashini tushunish uchun uning ikkita muhim komponenti haqida gapirishimiz kerak: kimyoviy ma'lumotlar, bir tomondan, va algoritmlar va modellar, boshqa tarafdan. Ikkinchisi kimyoviy ma'lumotlarni qayta ishlash va shu bilan dori vositalarini ishlab chiqishni optimallashtirish imkonini beruvchi foydali ma'lumotlarni olish uchun ishlatiladi. Buning uchun birinchi navbatda har bir mavjud kimyoviy birikma bilan bog'liq barcha ma'lumotlarni raqamlashtirish kerak.

Shunday qilib, hammasi bilan boshlanadi molekulalarni raqamlashtirishBular kompyuter tushuna oladigan va qayta ishlay oladigan maxsus formatlar (masalan, SMILES, InChI yoki SDF fayllari) yordamida raqamli shaklda taqdim etilishi mumkin. Albatta, biz oddiy chizmalar haqida gapirmayapmiz: bu fayllar atomlar, ularning bog‘lanishlari, ularning uch o‘lchamli tuzilishi, elektr zaryadi, fizik xossalari va boshqalar kabi ma’lumotlarni kodlaydi. Bu esa tabiiy va sintetik bo‘lgan millionlab molekulalarni saqlaydigan ulkan ma’lumotlar bazalarining mavjudligiga olib keldi.

• Kimyoviy birikmalar barcha xususiyatlari bilan raqamli tekislikka keltirilgach, ularga hisoblash vositalarini qo'llash mumkin.
• Kimyoviy ma'lumotlarni qo'llash - bu kimyoformatikaga tegishli statistika, avtomatik o'rganish, sun'iy intellekt, ma'lumotlarni qidirish va naqshni aniqlash usullari.
• Ushbu algoritm va modellarning barchasi dori vositalarini ishlab chiqishdan iborat bo'lgan juda katta hajmdagi ma'lumotlarni tahlil qilishni sezilarli darajada tezlashtiradi.

Kimyoformatika yangi dori vositalarini kashf etishga qanday yordam beradi

Asosan, kimyoformatik nima qiladi dori kashfiyoti va ishlab chiqish jarayonining har bir bosqichini optimallashtirishTa’kidlash joizki, bu jarayon uzoq va murakkab sikl bo‘lib, 10-15 yil davom etishi va milliardlab dollarlarni talab qilishi mumkin. Ammo bu harakatlarning aksariyati kimyo va informatikaning uyg'unligi tufayli ancha soddalashtirildi. Keling, giyohvand moddalarni ishlab chiqishning dastlabki bosqichlarida bu qanday mumkinligini ko'rib chiqaylik:

1-bosqich: kashfiyot va tadqiqot

Dori yaratish uchun olimlar qiladigan birinchi narsa kasallikka nima sabab bo'lganini o'rganishdir. Shu sabab doirasida, Ular kasallikni davolash uchun o'zgartirilishi mumkin bo'lgan biologik maqsad yoki maqsadni (masalan, oqsil yoki gen) aniqlaydi.. Shu nuqtada, kimyoformatika maqsadning "dori-darmonga yaroqli" ekanligini, ya'ni uning mavjudligini aniqlashga yordam beradi. murvat (boshlang‘ich o‘xshatishga qaytsak) a kiritish uchun kalit (molekula) uni o'zgartirishga harakat qilish.

Bundan tashqari, ma'lumotlarni qayta ishlash texnikasi ham yordam beradi nomzod molekulalarni aniqlash va yaratish maqsad bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin bo'lgan (kalitlar to'plami). Millionlab birikmalarni jismoniy sinovdan o'tkazish o'rniga, a virtual skrining eng yaxshi nomzodlarni aniqlash uchun katta ma'lumotlar bazalarida. Shunday qilib, ilgari ikki-to'rt yil davom etgan ishlar endi ancha qisqa vaqt ichida va kamroq pul va kuch sarflagan holda amalga oshirildi.

2-bosqich: Preklinik bosqich

Klinikadan oldingi bosqichda aniqlangan eng istiqbolli birikmalar olinadi va ularning xavfsizligi va samaradorligini baholash uchun qat'iy o'rganiladi. Ushbu tadqiqotlar odatda ikkalasi ham amalga oshiriladi in vitro (hujayralar va to'qimalarda) kabi ning Vivo jonli (hayvonlarda). Lekin, Kimyoinformatika bu barcha tadqiqotlarni simulyatsiya qilishga imkon beradi silikonda, ya'ni kompyuterda, va natijalari laboratoriya sinovlariga juda o'xshash. Tabiiyki, bu resurslar va vaqtni tejaydi va yuzlab foydasiz variantlarni sintez qilishdan qochadi.

3-bosqich: Klinik sinov bosqichlari

Agar klinikadan oldingi tadqiqotlar muvaffaqiyatli bo'lsa, birikma inson sinoviga o'tadi. Albatta, bunday birikma probirkada yoki raqamli simulyatsiyada juda kuchli bo'lishi mumkin. Ammo agar inson tanasi uni o'zlashtirmasa, u zaharli bo'lsa yoki jigar uni juda tez metabolize qilsa, bu dori etishmovchiligi bo'ladi. Shuning uchun, odamlarda sinovdan oldin, u o'tkazish kerak Adsorbsiya, tarqalish, metabolizm, ekskretsiya va toksiklikni o'lchaydigan ADMET Properties prognozi testi inson organizmidagi birikma.

Yaxshiyamki, Kimyoviy informatika modellari ADMET xossasini bashorat qilish testlarini ham ishlatishi mumkinBu muammoli nomzodlarni erta yo'q qilish uchun aralashmani hayvonlarda sinab ko'rishdan oldin ham amalga oshirilishi mumkin. Shunga qaramay, ushbu raqamli simulyatsiyalarni amalga oshirish muvaffaqiyatsiz klinik sinovlar sonini, shuningdek, sinov sub'ektlaridan foydalanish zaruratini (va natijada axloqiy ta'sirni) kamaytiradi.

Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, biz kimyoinformatika nima ekanligini va u yangi dori-darmonlarni kashf qilishda qanday yordam berishini ko'rib chiqdik. Ushbu ilmiy fanning miqyosi juda katta., shuning uchun kelajakda ko'proq va yaxshi natijalar kutilmoqda. Kimyoning kuchini hisoblash intellekti bilan birlashtirib, kasalliklarni tezroq, aniq va tejamkor davolash uchun butun imkoniyatlar olami ochiladi.