5 Wege Computer steigern Drug Discovery

Hightech-Wirkstoff-Design

Das Design der Flugzeuge, Brücken und sogar Herz Stents beginnt mit computergenerierten Modellen, dass sie nicht nur Details, welche die Produkte mögen, aber wie sehen konnte, unter verschiedenen Bedingungen funktionieren würde. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler begonnen, mit den gleichen Ansatz Design neuer Medikamente helfen.

Hier sind ein paar Beispiele wie die Berechnung für viele Aspekte der Arzneimittelforschung beiträgt, einschließlich Identifizierung vielversprechende Verbindungen für weitere Tests im Labor und in klinischen Studien.

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• Diese im Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit dem National Institute of General Medical Sciences, Teil der National Institutes of Health.

  

  Umfassendere Modelle

  Die meisten Medikamente wirken indem Sie entweder blockieren oder Stimulierung der Aktivität spezifischer Proteine im Körper. Schmerzmittel, z. B. blockieren ein Enzym, das bei Entzündungen. Erstellen Sie ein Medikament, das interagieren mit einem Protein-Ziel in der gewünschten Weise, beginnen Chemiker typischerweise mit einer computergesteuerten Strukturmodell des Proteins gebunden an ein natürliches Molekül, die eine biologische Wirkung "entriegelt". Anschließend versuchen sie, kleine Moleküle zu entwerfen, die sich wie das natürliche Verhalten. Aber dieser Ansatz ist nur so gut (und so genau) als Ausgangspunkt Protein-Modell.

  Forscher an der University of Texas at Austin vor kurzem verbesserte Algorithmen für die Modellierung von kurzer Abschnitten eine Protein-Struktur. Durch die Erfassung von weiteren Einzelheiten der Form des Proteins, sie besser zu verstehen, zu identifizieren und vorherzusagen, wie eine mögliche Wirkstoffmolekül binden würde.

  

  Neue Nutzungen Prognose

  Ein neues Medikament zu entwickeln und auf den Markt bringen können 15 Jahre dauern und Kosten mehr als $ 1 Milliarde. Eine Alternative ist, zu identifizieren und FDA-zugelassene Medikamente für neue Nutzungen, auch als Droge Neupositionierung testen. Rechnerisch öffentlichen Datenbanken von genomischen Informationen durchforsten, haben Forscher der Stanford University gegenüber 53 menschlichen Krankheiten, einschließlich Krebs, Morbus Crohn und Herz-Kreislauf-Bedingungen zu bereits vorhandenen Medikamente, die als Behandlungen für sie funktionieren könnte.

  Die Wissenschaftler bestätigt einige bereits bekannte Spiele-Validierung die Nützlichkeit des Ansatzes – aber sie auch einige überraschende Paare identifiziert. Zum Beispiel tauchte Topiramat, Antikonvulsivum verwendet zur Behandlung von Epilepsie, als eine gute Partie für chronisch entzündliche Darmerkrankungen. Die Feststellung aufgehalten, wenn an Ratte und Maus-Modelle getestet.

  

  Drogen-Screening-Tools

  Chemiker interessiert, Moleküle mit therapeutischen Möglichkeiten können Bibliotheken zugreifen, die Tausende von chemischen Verbindungen enthalten. Aber auch mit Hilfe der Robotik kann körperlich screening für vielversprechende wenigen testen im Labor bis zu einem Monat dauern. Datenbanken, die Millionen von im Handel erhältlichen Chemikalien jetzt umfassen ermöglichen schneller, größer und leichter zugänglich virtuelles Screening.

  Biochemiker an der Southern Methodist University sind die Verwendung dieses Ansatzes – zusammen mit Supercomputern — auszuwertende etwa 40.000 Verbindungen pro Tag, die zu finden, die ein Protein blockieren könnten, die Chemotherapeutika weniger effektiv macht. 8 Millionen Verbindungen, wodurch eine Hitliste von ein paar hundert, die das Protein verstopfen könnte durchforstet haben verfolgen sie jetzt etwa 30 von ihnen im Labor.

  

  Vorhersage von Nebenwirkungen

  Wenn Medikamente mit unbeabsichtigten Protein-Targets interagieren, verursachen sie Nebenwirkungen, die Hautausschläge, Depression und andere unerwünschte Effekte beinhalten kann. Nebenwirkungen sind der zweithäufigste Grund (nach mangelnde Wirksamkeit), die potenzielle Medikamente in klinischen Studien nicht. Vorhersage der unerwünschten verbindliche Veranstaltungen frühzeitig kann Zeit und Geld sparen.

Um zu testen ob Computermodelle identifizieren konnte, welche Drogen waren wahrscheinlich Nebenwirkungen produzieren zusammen pharmazeutische Chemiker an der University of California, San Francisco, mit Toxikologen bei Novartis Institutes for BioMedical Research. Sie konzentrierten sich auf 656 derzeit verordneten Arzneimittel mit bekannten Sicherheit oder unerwünschte Nebenwirkung Aufzeichnungen. Die Wissenschaftler verwendeten Informationen über Tausende von anderen chemischen Verbindungen, die Medikamente binden an unbeabsichtigten Ziele vorherzusagen – und mögliche Nebenwirkungen – etwa die Hälfte der Zeit, die einen großen Schritt nach vorn darstellt.

Droge-Tracking

Eine weitere Möglichkeit, Nebenwirkungen sowie die Wirksamkeit von Medikamenten vorherzusagen ist, herauszufinden, wie Drogen sind absorbiert, verteilt, metabolisiert und ausgeschieden, nachdem sie in den Körper gelangen.

Um diese pharmakokinetische Prozesse zu studieren, erstellt Wissenschaftler an der University of Michigan eine rechnerische Werkzeug zur Simulation von Drogen Transport auf zellulärer Ebene. Die Simulationen ermöglichen es zu beobachten und den Vertrieb einer großen Zahl von Wirkstoffmolekülen innerhalb der Zellen zu manipulieren und zu identifizieren, welche am ehesten ihre beabsichtigten Ziele zu erreichen sind. Die Wissenschaftler überprüfen die Ergebnisse mithilfe mikroskopische Bildgebung zum Nachverfolgen von Änderungen in der Verteilung von Molekülen, die Reisen in den Körper oder Zellen. Die Simulationen können verwendet werden, um zu studieren und Bildschirm Drogen bereits auf dem Markt und diejenigen noch getestet.