Nouă bază de date chimice accelerează descoperirea globală a medicamentelor
Dezvoltarea de noi medicamente poate necesita mii de experimente chimice pentru a identifica rețeta corectă pentru un medicament sigur, eficient și, ideal, accesibil.
Acest proces este lent și consumator de resurse, iar multe dintre reacțiile chimice depind de metale greu de obținut, care acționează ca și catalizatori esențiali.
Deși inteligența artificială contribuie la accelerarea procesului de descoperire a medicamentelor, aceasta poate învăța doar din datele disponibile, iar în ceea ce privește reacțiile chimice, lipsesc seturile mari de date, de înaltă calitate, necesare pentru a antrena instrumentele AI puternice.
Aici intervin Tim Cernak și echipa sa de la Universitatea din Michigan, Colegiul de Farmacie.
Ei au creat o bază de date cu acces deschis, care cuprinde peste 50.000 de experimente chimice atent concepute, testând mii de combinații de ingrediente și condiții pentru a înțelege mai bine reacțiile care formează legături carbon-nitrogen, elemente esențiale în multe medicamente.
Baza de date reprezintă cea mai mare colecție de date despre reacțiile chimice de până acum și este doar începutul a ceea ce ar putea deveni o bibliotecă mult mai vastă de condiții ale reacțiilor chimice care vor alimenta sistemele AI, potrivit spuselor lui Cernak.
Construirea platformei necesare pentru acest demers a durat mai bine de un deceniu, dar aceasta este încă doar la începutul drumului.
„Suntem entuziasmați de descoperirile pe care alți cercetători le pot face în cadrul acestui nou set de date”, a afirmat Cernak. „Există atât de multe date de explorat.”
Oferind cercetătorilor și sistemelor AI acces la mai multe date despre reacții, se pot identifica modalități promițătoare de a produce medicamente mai repede și mai eficient. Aceasta poate ajuta, de asemenea, oamenii de știință să găsească alternative la catalizatori costisitori sau greu de obținut, bazate pe metale prețioase utilizate în fabricarea medicamentelor.
„Cele mai recente medicamente din procesul de dezvoltare impun standarde ridicate pentru sinteza chimică. În același timp, lanțurile de aprovizionare pentru metalele prețioase și alte componente critice ale reacțiilor sunt expuse riscurilor”, a declarat Cernak. „Cumpărături mari de date de acest tip vor fi necesare pentru a construi modele predictive care pot produce medicamente mai bune mai repede.”
În plus față de partajarea tuturor datelor, studiul publicat în Journal of the American Chemical Society compară modul în care diferiți catalizatori, în special paladiu, nichel și cupru, performează în condiții similare. Acest lucru este important, deoarece paladiul este catalizatorul preferat pentru multe reacții utilizate în sinteza medicamentelor, dar aprovizionarea cu paladiu este controlată de doar câteva țări.
Cu toate acestea, studiul a constatat că anumite reacții au avut performanțe comparabile cu cele ale catalizatorului pe bază de nichel, iar unele chiar cu catalizatori pe bază de cupru, care pot fi obținuți din întreaga lume. Baza de date permite cercetătorilor să compare mai ușor și mai rapid catalizatorii și reacțiile.
„O concluzie cheie a fost că seturile mari de date despre reacții, concepute sistematic, pot descoperi modele care sunt greu de observat doar din studii tradiționale de amploare”, a subliniat Cernak. „De exemplu, nu aș fi prezis niciodată că moleculele intermediare foarte reactive, numite arine, ar putea forma la temperaturi atât de scăzute, dar era greu de ignorat când am observat acest lucru de sute de ori. Acest lucru este interesant ca o posibilitate de a sintetiza medicamente fără catalizatori pe bază de metale prețioase.”
