اكتشاف المخدرات مع الكيمياء الحاسوبية

تستخدم معظم شركات الأدوية البرمجيات لنمذجة التفاعلات الكيميائية ، على أمل تسريع عملية تطوير الأدوية. لكنها عادة ما تكون مكونًا صغيرًا من مجموعة معقدة من الأساليب. نيمبوس ديسكفري ، وهي شركة ناشئة مقرها كامبريدج ، ماساتشوستس ، تستخدم الكيمياء الحاسوبية لقيادة العملية برمتها.

ماء غير سعيد: يمكن لبرنامج النمذجة الكيميائية المسمى WaterMap أن يتنبأ بكيفية تأثير جزيئات الماء ، الموضحة هنا باللونين الأحمر والأخضر ، على مدى قوة ارتباط الأدوية المرشحة بهدفها المقصود.

انبثقت الشركة من شراكة مع شركة Schrödinger ، الشركة المصنعة لبرامج اكتشاف الأدوية الحاسوبية ، وشركة رأس المال الاستثماري أطلس فينشر . سيستخدم Nimbus برمجيات Schrödinger وقوة الحوسبة وخبراء النمذجة لتطوير عقاقير للبروتينات المرتبطة بالأمراض التي كان من الصعب استهدافها تاريخيًا.



إذا نجحت ، فإن هذا النهج المدفوع بالحاسوب يمكن أن يجعل تطوير الأدوية أسرع وأرخص من خلال جعل الكثير من عملية التجربة والخطأ افتراضية. نجح Nimbus مؤخرًا في جمع 24 مليون دولار من التمويل الاستثماري. كان بيل جيتس أحد المستثمرين.

يقوم برنامج شرودنجر ، الذي تستخدمه العديد من شركات الأدوية ، بنمذجة القوى الكيميائية المختلفة التي تدفع جزيء الدواء المرشح إلى الارتباط بنقطة معينة على البروتين المستهدف. يسمح ذلك لمطوري الأدوية بالتنبؤ بمدى ارتباط الجزيئات المرشحة المختلفة بالأهداف محل الاهتمام. في حين أن هذا النهج كان قيد الاستخدام منذ حوالي عقدين من الزمن ، إلا أنه لم يغير حقًا عملية اكتشاف الدواء.

يعتقد باحثو Nimbus أن جزءًا من السبب هو أن معظم الأدوات تفشل في دمج الديناميكا الحرارية لجزيئات الماء المقيمة في موقع ارتباط البروتين. يقول كريستوفر سنو ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والذي لا يشارك في الشركة ، إن الحاجة إلى نماذج مائية محسنة هي قيد معترف به على نطاق واسع ومع ذلك نادرًا ما تتم معالجته للطرق الحالية. من الصعب نمذجة طاقة جزيئات الماء.

يمكن لـ WaterMap ، وهي أداة جديدة من Schrödinger تتنبأ بكيفية تأثير الماء على تفاعل الارتباط ، التغلب على هذا الحاجز. نعتقد أنه يمكننا استخدام تقنيتنا لتغيير الطريقة التي يتم بها تطوير الأدوية ، كما يقول رامي فريد ، رئيس شرودنجر وأحد مؤسسي شركة Nimbus. استخدم الباحثون WaterMap لشرح نجاح أو فشل بعض الجزيئات ، وكذلك لتطوير جزيئات مرشحة جديدة. يقول فريد إنه أدى في عدد من الحالات إلى التطور السريع للعقاقير المرشحة التي كانت ذات جودة أعلى مما كان يبدو ممكنًا بخلاف ذلك.

أمضت الشركة الناشئة عامها الأول في استخدام البرنامج لتضييق نطاق قائمة تضم 1200 هدفًا محتملًا للعقاقير ، ومواقع ربط كيميائي على بروتينات مختلفة مرتبطة بالأمراض ، إلى قائمة من 20 هدفًا يبدو أكثر قابلية للتكيف مع هذه التكنولوجيا. (يعتمد ذلك على عدد من العوامل ، بما في ذلك معرفة البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين ، ومدى استصوابه كهدف للمرض ، بالإضافة إلى عدد جزيئات الماء الموجودة في موقع الربط.) ستركز الشركة على الأهداف المعنية. في الالتهابات والأورام وأمراض التمثيل الغذائي والمضادات الحيوية.

الهدف الأكثر تقدمًا حتى الآن هو IRAK4 ، وهو إنزيم كيناز يلعب دورًا في الالتهاب ويؤدي إلى شكل عدواني من ليمفوما اللاهودجكين. أجرى الباحثون شاشة دواء افتراضية ، بحثًا عن الجزيئات التي من شأنها أن ترتبط بـ IRAK4 ، ثم وضعوا تلك الجزيئات الافتراضية للاختبار عن طريق توليفها وتشغيل تفاعلات كيميائية حقيقية. تمكنا من العثور بسرعة على جزيء انتقائي للغاية بخصائص شبيهة بالعقاقير ، كما تقول روزانا كابيلر ، كبيرة المسؤولين العلميين في نيمبوس. استغرق الأمر تسعة أشهر فقط للانتقال من الفحص الافتراضي إلى الاختبار في نماذج حيوانية للأمراض.

يقول بروس بوث ، أحد مؤسسي Nimbus ، لقد رأينا أمثلة قوية على كيف يمكن للتغييرات الطفيفة في الجزيء أن تؤدي إلى تغييرات عميقة في الارتباط. من خلال إزاحة جزيء واحد غير سعيد ، وهو جزيء ماء عالي الطاقة في موقع الارتباط ، يمكننا تحسين الارتباط مئات المرات ، كما يقول.

في حين أن WaterMap متاح لشركات الأدوية للشراء ، يقول فريد ، فإن حداثة التكنولوجيا ، وحقيقة أنها تتطلب قوة حوسبة مكثفة ، جعلت من الصعب تنفيذها بفاعلية. يقول إن جزءًا من سبب تأسيس Nimbus هو إظهار مدى القوة التي يمكن أن تكون عليها الأداة.

ولكن يبقى أن نرى مدى أهمية أداة WaterMap في تسريع اكتشاف الأدوية أو مدى قابليتها للتطبيق على نطاق واسع. قد يكون مفيدًا جدًا لبعض الأهداف دون غيرها.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

مؤشر With

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به