Συνεργασία για την ανακάλυψη φαρμάκων κατά του κορονοϊού

Η Novartis Institutes for BioMedical Research (NIBR) είναι μια παγκόσμια ομάδα επιστημόνων που ανακαλύπτει φάρμακα για την εξάλειψη και την αντιμετώπιση των ασθενειών. Αυτήν τη στιγμή, η ομάδα εργάζεται για την αντιμετώπιση ορισμένων από τις μεγαλύτερες προκλήσεις δημόσιας υγείας: την εύρεση φαρμάκων για την καταπολέμηση του COVID-19, καθώς και μελλοντικών μορφών του κορονοϊού που θα μπορούσαν να προκαλέσουν την επόμενη πανδημία.

Η διαδικασία ανακάλυψης φαρμάκων είναι ακριβή και χρονοβόρα. Χρειάζονται περίπου 10 χρόνια για την κυκλοφορία ενός φαρμάκου στην αγορά. Ο Wilian Cortopassi, Ανώτερος Εμπειρογνώμονας Ι στο Τμήμα Επιστήμης Δεδομένων της NIBR Emeryville, περνάει τις ημέρες του χρησιμοποιώντας υπολογιστικά εργαλεία για να κατανοήσει καλύτερα πώς υποψήφια φάρμακα μπορεί να αλληλεπιδράσουν με κρίσιμες πρωτεϊνικές δομές στο ανθρώπινο σώμα.

Προκειμένου να είναι πιο παραγωγική και να συμβάλλει στην εύρεση αποτελεσματικών φαρμάκων, η ομάδα του αναλύει σύνθετες τρισδιάστατες μοριακές πληροφορίες και βρίσκει υποθέσεις που μπορούν να δοκιμαστούν. "Για την ανάλυση των αποτελεσμάτων στο πεδίο, πρέπει να χρησιμοποιούμε υπερσύγχρονα εργαλεία που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την παρατήρηση και την αλληλεπίδραση με σύνθετα τρισδιάστατα αντικείμενα", αναφέρει.

Οι ερευνητές φαρμάκων σε πρώιμο στάδιο αναγκάζονταν ανέκαθεν να χρησιμοποιούν δισδιάστατες αναπαραστάσεις τρισδιάστατων μορίων για να κάνουν τη δουλειά τους και να μοιραστούν τις υποθέσεις τους με συναδέλφους, όπως φαρμακευτικούς χημικούς και βιολόγους, που συχνά δεν έχουν τον ίδιο εξοπλισμό για την προβολή σύνθετων μοριακών δομών. Ερευνητές όπως ο Cortopassi δημιουργούσαν παρουσιάσεις στο PowerPoint για να δείξουν διαφορετικές όψεις των μοριακών δομών ή έδειχναν τρισδιάστατες πρωτεΐνες σε δισδιάστατες οθόνες υπολογιστών.

Τα πράγματα ξεκίνησαν να αλλάζουν το 2016, όταν ο Glen Spraggon, Διευθυντής Δομικής Βιολογίας στο Genomics Institute του Novartis Research Foundation (GNF) στη La Jolla (ένα ερευνητικό ινστιτούτο της NIBR), φόρεσε μια συσκευή Oculus και δοκίμασε ένα demo του λογισμικού VR της Nanome για να βοηθήσει τα μέλη της ομάδας του να κατανοήσουν καλύτερα τις τρισδιάστατες πρωτεϊνικές δομές, καθώς και το πού συνδέονται τα φάρμακα για να ενεργοποιήσουν ή να απενεργοποιήσουν πρωτεϊνικούς στόχους, ρυθμίζοντας έτσι την ασθένεια. Λίγο καιρό αργότερα, η NIBR και η Nanome ξεκίνησαν να συνεργάζονται για να εξελίξουν τη λύση της Nanome.

Ο Viktor Hornak, Αναπληρωτής Διευθυντής στη NIBR Cambridge, αναφέρει ότι: "Με την πρόοδο στη δομική βιολογία, λύνονται μεγαλύτερες και πιο σύνθετες βιομοριακές δομές.

Αυτές οι τρισδιάστατες δομές δεν είναι εύκολο να αναλυθούν σε επίπεδες δισδιάστατες οθόνες. Στην εικονική πραγματικότητα, μπορούμε να παρατηρήσουμε αυτές τις δομές ως πραγματικά αντικείμενα 3D. Η εμπειρία είναι καθηλωτική. Μπορούμε ακόμα και να εισέλθουμε στο μόριο και να το δούμε από μέσα, κάτι το οποίο ήταν απλά αδύνατο με τις παλαιότερες τεχνολογίες τρισδιάστατης οπτικής απεικόνισης. Επιπλέον, στην εικονική πραγματικότητα, αντί για οθόνη υπολογιστή έχεις όλο τον χώρο γύρω σου. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όλο αυτόν τον χώρο για την απεικόνιση πολλών διαφορετικών τύπων δεδομένων στις έρευνες ανακάλυψης, κάτι που είναι εξαιρετικά χρήσιμο για τον εντοπισμό μοτίβων και σχέσεων στον πολύ μεγάλο αριθμό σύνθετων πληροφοριών με τις οποίες εργαζόμαστε σήμερα".

Ο Glen Spraggon προσθέτει ότι η εικονική πραγματικότητα επιτρέπει στη NIBR να αξιοποιεί περισσότερες ιδέες από διαφορετικά είδη επιστημόνων. Όταν έφερε για πρώτη φορά μέλη της ομάδας του να φορέσουν συσκευές Oculus και να δοκιμάσουν την "απόδειξη του εφικτού της ιδέας" της Nanome, σημειώνει ότι: "Υπήρξε μία συγκεκριμένη στιγμή όπου άρπαξαν την πρωτεΐνη και την τέντωσαν και κοίταξαν μέσα. Και αυτό ήταν. Συνειδητοποιήσαμε ότι η εικονική πραγματικότητα είναι μια εξαιρετική λύση, ώστε οι παθητικοί παρατηρητές να γίνουν διαδραστικοί συμμετέχοντες."