Ocena użytkowników: 0 / 5

Gwiazdka nieaktywnaGwiazdka nieaktywnaGwiazdka nieaktywnaGwiazdka nieaktywnaGwiazdka nieaktywna
 

Minioną dekadę uznać można za okres wzrostu zainteresowania przemysłu farmaceutycznego wykorzystaniem zaawansowanych techniki obliczeniowych w procesie poszukiwania nowych substancji biologicznie aktywnych. Obserwowany w minionym dwudziestoleciu dynamiczny wzrost mocy obliczeniowych komputerów oraz pojawianie się coraz dokładniejszych i szybszych algorytmów oraz technologii programowania powoduje obniżenie kosztów oraz skrócenie czasu trwania tego procesu. U podstaw metodologii tzw. racjonalnego projektowania leków (ang. rationalized drug design) leżą aspekty związane chemoinformatyką obejmujące wykorzystanie technik komputerowych (in silico) w m.in. parametryzacji cząsteczek, oszacowanie ich podstawowych właściwości fizyko-chemicznych i elektronowych, jak również przewidywania szlaków ich syntezy oraz predykcji ich właściwości biologicznych.

 

W zależności od typu i ilości informacji, jakimi dysponujemy, metody komputerowo wspomaganego projektowania leków (CADD, ang. Computer-Aided Drug Design - CADD) mogą zostać podzielone na dwie główne rodziny: bazujące na strukturach znanych ligandów (ang. ligand-based approach) oraz trójwymiarowej strukturze miejsca wiążącego (ang. structure-based approach). Niewątpliwie istotnym wstępnym krokiem w projektowaniu tzw. struktur wiodących (ang. lead structure/target molecule) jest optymalizacja jej geometrii przy wykorzystaniu różnorodnego oprogramowania (HyperChem, Gaussian, ADF, MOPAC etc.), licznych metod obliczeniowych (techniki DFT, MP2, MM etc.) i związanych z nimi baz funkcyjnych. Różnorodność dostępnego na rynku software’u, jak również znajomość środowiska oprogramowania i algorytmów obliczeniowych pozwala przy tym również na przeprowadzenie dla badanego układu teoretycznej analizy spektralnej i wygenerowanie widm: IR, UV-VIS, Raman, 1D NMR (w tym m.in. 1H i13C NMR), co pozwala na skuteczne rozwiązanie wielu problemów natury elektronowej związanej z interpretacją danego widma, jak również umożliwia osiąganie satysfakcjonujących wyników w korelacji z danymi uzyskanymi na drodze eksperymentalnej. Ponadto narzędzia współczesnej chemoinformatyki dają również naukowcom możliwość dokonania analizy podstawowych właściwości fizykochemicznych z użyciem wybranych deskryptorów strukturalnych i elektronowych (w tym: PSA, log P), jak również stanowią cenne źródło wstępnego oszacowania potencjalnych właściwości biologicznych cząsteczki docelowej (m.in. aplikacja PASS). Sztandarowym przykładem wykorzystania metod bio- i cheminformatycznych w obszarze CADD jest tzw. wirtualny skrining (VS, ang. Virtual Screening). Jest to metodologia przeszukiwania baz związków dostępnych komercyjnie (kilkadziesiąt milionów unikalnych związków) lub wirtualnych bibliotek związków otrzymywanych na drodze kombinatorycznej, modyfikacji rdzenia w związkach aktywnych (ang. scaffold-hopping), podmianie bioizo-sterycznej, hybrydyzacji znanych ligandów czy podejściu bazującemu na algorytmach ewolucyjnych i/lub genetycznych. Owo pode-jście stanowi również alternatywę dla klasy-cznego HTS (ang. High-throughput Screening).

Prezentacja dotycząca najważniejszych narzędzi i metod przedstawiona została na "Spotkaniu Młodych z Nauką 2012" przez doktoranta Jacka Kujawskiego z Katedry i Zakładu Chemii Organicznej Uniwersytetu Medycznego im. K. Marcinkowskiegow Poznaniu. Więcej na www.molnet.eu

Dodaj komentarz