ULTIMATE – einzigartiger virtueller Marktplatz für die Entdeckung neuer Wirkstoffe
Nachdem die Forschenden das therapeutische Target gefunden haben, müssen sie in der Anfangsphase der Arzneimittelentdeckung die vielversprechendsten Kandidatenmoleküle auswählen, die die Aktivität des Targets hemmen oder stimulieren. Das heißt, sie müssen aus mehr als 30 Millionen Molekülen wählen, die die Hersteller serienmäßig auf Lager haben. Das ist nicht einfach, berücksichtigt aber auch nur bereits synthetisierte Verbindungen.
Eine Datenbank virtueller Verbindungen
Das EU-finanzierte Projekt ULTIMATE hat nun eine eigene chemische Datenbank entwickelt. Zusätzlich zu den konventionellen Chemikalien enthält sie virtuelle Verbindungen, die als synthetisierbar gelten. „Wir wollen virtuelle Verbindungen erzeugen, die hohes Interesse bei der Pharmaindustrie wecken und in zwei bis sechs Wochen zu einem vernünftigen Preis synthetisiert werden können“, erklärt Róbert Kiss, Projektkoordinator, Geschäftsführer und Mitgründer von Mcule. Nach enger Zusammenarbeit mit Chemikalienlieferanten, Fachleuten und den Partnern von ULTIMATE hat Mcule eine entscheidende Innovation geliefert: einen Algorithmus, der wie ein künstlicher Chemiker aus Chemikalien von bestehenden Lieferanten und ausgewählten robusten chemischen Reaktionen virtuelle Verbindungen erzeugen kann. Die virtuellen Verbindungen der ULTIMATE-Datenbank werden von Anfang an aus chemischer Perspektive entwickelt und bieten außergewöhnlich hohe Neuartigkeit und Qualität. So bekommen die Wissenschaft die Möglichkeit, mit unbekannten Molekülen zu arbeiten, die hohes Potenzial für eine Patentierung bergen, sowie wirkstoffähnliche Verbindungen zu identifizieren, die es vorher noch nicht gab.
Funktionen der Datenbank
Über die internetbasierte Plattform von Mcule kann man auf die ULTIMATE-Datenbank zugreifen. Aktuell enthält sie 500 Millionen Verbindungen, die man mit einer Lieferzeit von bis zu sechs Wochen kaufen kann. Auf der Plattform von Mcule stehen gegen Abogebühr auch Suchfunktionen zur Verfügung sowie Werkzeuge für molekulare Modellierung, mit denen die Forschenden anhand der 3D-Struktur und Funktionsweise der Targets die jeweiligen Verbindungen identifizieren können. Mit Hilfe der ULTIMATE-Datenbank können die Forschenden für verschiedene Verbindungen molekulares Docking mit den therapeutischen Targets durchführen, damit die gewünschte Interaktion auch tatsächlich zustandekommt. Zudem ist es möglich, verschiedene chemische Gerüste zu nutzen und die physikalisch-chemischen Eigenschaften sowie die Toxizität der entstehenden Verbindungen zu testen. Dadurch können die Forschenden an den Verbindungen mit der höchsten Wirksamkeit weiterarbeiten und die problematischen mit hoher Toxizität, Selektivität oder pharmakokinetischen Problemen verwerfen. Mit diesem umfassenden Set an Werkzeugen für die Arzneimittelentdeckung können die Forschenden komplexe Arbeitsabläufe wie Bausteine zusammensetzen.
Vorteile der ULTIMATE-Datenbank
Der große „Chemical Space“ von ULTIMATE ist für Pharma- und Biotechnologieunternehmen ein äußerst hilfreiches Werkzeug, da es ihre Chancen erhöht, bei weniger Zeitaufwand und geringeren Kosten effektiv neue Verbindungen gegen Krankheiten zu finden. Außerdem gibt es einen nutzerfreundlichen Online-Shop für Chemikalien, der nahtlos in die bestehenden internen Plattformen der Pharmaunternehmen integriert werden kann. Die Internetplattform bietet zudem eine automatisierte Auswahl von Verbindungen und automatisierte Angebotserstellung. Die erste Version der ULTIMATE-Datenbank und Plattform ist fertiggestellt. Nach erfolgreichen Betatests wollen die Partner die Plattform dann kommerziell vermarkten und öffentlich zugänglich machen. Zusätzliche einzigartige Lösungen wie Verwaltung und Analyse von biologischen Daten sind langfristig auch noch vorgesehen. Mit Blick auf die Zukunft ist Kiss zuversichtlich, dass „die ULTIMATE-Datenbank die Wirkstoffentdeckung im Bereich der kleinen Moleküle stark beschleunigen wird, sodass wirksame Behandlungsmöglichkeiten für verschiedene Arten von Krebs oder neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer gefunden werden.“
Schlüsselbegriffe
ULTIMATE, Verbindungen, Datenbank, chemisch, Plattform, Wirkstoffentdeckung, Arzneimittelentdeckung, pharmazeutisch, Toxizität