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Nimbus Therapeutics nutzt VR-Lösungen von Nanome und Oculus bei der Entwicklung innovativer Medikamente

So entwickelt Nimbus Therapeutics die Arzneimittel von morgen mit Unterstützung von Nanome und Oculus.

Der Schwerpunkt der Arbeit von Nimbus Therapeutics liegt auf den ersten Stufen der Entdeckung und Entwicklung von Wirkstoffen. Die Chemiker des Unternehmens entwickeln niedermolekulare Wirkstoffe, die sich gegen bekannte krankheitsverursachende Proteine richten. (Man kann sich die Zielproteine als Schlösser mit vielen Schlüssellöchern vorstellen; die Wirkstoffe sind Schlüssel, die möglicherweise die Schlösser öffnen, um Symptome zu behandeln oder Krankheiten zu heilen.) Die Biologen von Nimbus testen diese Wirkstoffe an Zellen und Tieren, um die mögliche Wirkung auf Menschen zu bestimmen.

Bis vor Kurzem gab es bei der Computerchemie in der Medizin, wie sie Dr. Lewis Whitehead bei Nimbus betreibt, keine guten Möglichkeiten, Designs für Molekularstrukturen mit anderen Chemikern und Biologen zu teilen. „Ich denke immer dreidimensional“, sagt Dr. Whitehead, „aber das tun nicht alle meiner Kollegen.“ In den letzten Jahren hat er verschiedene Möglichkeiten ausprobiert, eine Brücke zu schlagen. Zunächst erstellte er eine webbasierte Plattform zur Betrachtung und Bearbeitung von 3D-Modellen von Molekülen; später gab er seinem Team einen Projektor und 3D-Brillen, um Strukturen auf einer Großleinwand zu betrachten.

2018 entdeckte er dann Nanome auf der Konferenz der American Chemical Society. Nanome entwickelt eine innovative Lösung zur Molekülmodellierung in der VR. Das Nanome-Team gab ihm ein Oculus-VR-Headset, um die Lösung zu demonstrieren. „Als ich das Headset aufsetzte, hatte ich einen Geistesblitz“, sagt er.

Die VR-Lösung von Nanome nutzt Strukturdaten und Simulationsalgorithmen von Computerchemikern wie Dr. Whitehead und erstellt daraus 3D-Visualisierungen in VR. Dadurch können Forscher physisch mit Molekularstrukturen interagieren, sie verschieben und drehen. So werden oft Details sichtbar, die mit traditioneller 2D-Software und anderen Simulationen verborgen bleiben. „In unserer immersiven Umgebung können Chemiker Kleinmoleküle im Kontext der Bindungsstelle eines Proteins entwickeln“, sagt Sam Hessenauer, CTO bei Nanome. „Das ist so, als ob sie einen Schlüssel anfertigen und dabei das Schloss von innen sehen können.“

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* Quelle: Nimbus

Verbesserte Zusammenarbeit – vor Ort und virtuell

Vor den coronabedingten Lockdowns hatte Dr. Whitehead damit angefangen, über Nanome neue Wirkstoffideen mit Kollegen zu teilen. Anstatt der üblichen zweidimensionalen PowerPoint-Präsentationen setzte er sein VR-Headset auf und zeigte seine 3D-Visualisierungen auf den Computerbildschirmen seiner Kollegen. „Das Oculus Quest-Headset ist nicht kabelgebunden und braucht keinen Computeranschluss. Ich konnte also frei von einem Meeting zum nächsten gehen und das System im Handumdrehen für ein Projektteam implementieren.“

Geld- und Zeitersparnis für wichtige Entdeckungen

Zwischen der Entdeckung eines neuen Arzneimittels, den klinischen Studien und der Markteinführung liegen meist viele Jahre und Millionen Dollar. Dank VR kann Nimbus jedoch diesen Zeitrahmen verkürzen und auch einen Teil der Kosten reduzieren. Bei einer kürzlich durchgeführten Analyse des Enzyms AMPKβ2 (ein Zielmolekül bei Stoffwechselerkrankungen) dachten Dr. Whitehead und sein Team, dass sie die beste Strategie für die Wirkstoffselektivität in der großen Makromolekülstruktur des Enzyms ermittelt hatten. Als er jedoch sein Oculus Quest-Headset aufsetzte und in Nanome eine Simulation der Bewegung des Proteins betrachtete, erkannte Dr. Whitehead, dass er eine neue Strategie brauchte und ein anderer synthetischer Vektor mehr Potenzial hatte.

„Wenn wir diese Strukturen in der VR untersuchen, können wir uns neue Fragen stellen, weitere Experimente planen, Ideen testen und so unsere Forschung vorantreiben“, sagt er. Sein Team versucht, den Zeitraum für die Lead-Optimierung zu verkürzen (bisher 12–18 Monate), um so schnell wie möglich einen klinischen Kandidaten zu produzieren. Nanome und Oculus sind dabei eine große Hilfe. „Bei unserer Forschung zu AMPKβ2 konnten wir die Wirkung unserer Wirkstoffe auf das Ziel deutlich verstärken. Mit solchen Entscheidungen können wir jährlich einen fünfstelligen Betrag einsparen.“

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