一项最新研究表明，计算机算法可以用于寻找能够研发成抗炎药物的分子。文章中，研究人员还描述了如何使用相同的策略在10无穷(10 sextillion)种选择中寻找最佳药物候选者。
一项最新研究表明，计算机算法可以用于寻找能够研发成抗炎药物的分子。文章中，研究人员还描述了如何使用相同的策略在10无穷种选择中寻找最佳药物候选者。
药物开发中的一个最大挑战是从众多可能的分子中找到合适的候选者。一项发表在《自然通讯》(Nature Communications)上的新研究表明，通过使用计算机算法对药物分子进行建模，可以识别药物分子。
“我们使用计算机模型在包含数十亿分子的数据库中进行搜索。这种方法能够加速昂贵的药物开发过程，”研究的作者之一Jens Carlsson表示。
抗炎药物的潜力
这项与卡罗林斯卡学院和斯德哥尔摩大学合作的研究，集中在酶OGG1上，这是一种修复细胞DNA损伤的蛋白质。研究人员热衷于识别一种能够与该目标蛋白结合的分子，从而影响该酶的活性。通过对该蛋白质的建模，他们设计了超过一百种不同的分子，并进行了生产。当分子在实验中被测试时，研究人员发现它们抑制了酶的活性，并具有抗炎效果。
“我们现在能够设计分子并证明它们确实按照我们的希望发挥作用，这太令人惊讶了。相同的策略也适用于许多其他蛋白质和疾病，”Jens Carlsson说。
从简单分子开始
之前，药物开发更专注于筛选包含药物样分子的庞大化学库。然而，这种方法成本很高，并且常常无法找到合适的药物开发起点。在当前的研究中，研究人员则采用了所谓的基于片段的药物设计方法。该方法首先识别能够与目标蛋白结合的非常小的分子。当找到这种类型的分子时，研究人员可以逐步开发它以创建药物。
“这就像拼图。我们从一块拼图开始，然后逐步通过添加新拼图来构建一个药物分子。最后，我们得到了一个与目标蛋白完美契合的药物分子，”Jens Carlsson说。
在这项研究中，研究人员使用了一家按需生产分子的公司。然后，他们创建了可以搜索所有当前可购买的数十亿分子的计算机程序。利用超级计算机，他们可以探索哪些分子可以与目标蛋白的表面结合。
“我们首先在数十亿个可以快速生产和测试的分子中进行搜索。结果还不错；我们找到了有效的分子。到了研究的最后阶段，我们开始思考——如果不需要能够购买它们，我们能走多远？”
博士生Andreas Luttens随后编写了一个新的计算机程序，可以生成所有可能的分子。潜在的替代物数量达到了10无穷(1022或1后跟22个零)。研究人员随后能够证明，他们用于在可购买分子中搜索的相同方法，也能在这10无穷的选择中有效应用。
“通过我们的策略，我们能够高效地筛选出数无穷的药物分子。在不久的将来，我们将能够在计算机模型中测试所有潜在的药物分子——这是一个具有巨大潜力的突破。”
对药物化学家的新要求
尽管我们现在具备探索大量分子的计算能力以寻找新药，但新物质是否能够真正生产出来并不总是确定。
“为了成功开发计算能够快速设计的分子，未来我们需要开发新的方法，”Jens Carlsson说。
