Samenwerken aan de ontdekking van geneesmiddelen tegen corona

Novartis Institutes for BioMedical Research (NIBR) is een wereldwijd team van wetenschappers dat geneesmiddelen ontdekt om ziekten uit te roeien en bestrijden. Het team werkt momenteel aan de aanpak van een aantal van de grootste uitdagingen qua volksgezondheid wereldwijd: het vinden van geneesmiddelen om COVID-19 en toekomstige varianten van het coronavirus te bestrijden die de volgende pandemie zouden kunnen veroorzaken.

Het ontdekkingsproces van geneesmiddelen kost veel geld en tijd: het duurt ongeveer 10 jaar om een geneesmiddel op de markt te brengen. Wilian Cortopassi, Senior Expert I in datawetenschap bij NIBR Emeryville, gebruikt dagelijks computationele tools om meer inzicht te krijgen in de interacties die kandidaat-geneesmiddelen kunnen hebben met cruciale eiwitstructuren in het menselijk lichaam.

Zijn teamleden analyseren complexe moleculaire gegevens in 3D en bedenken hypotheses die kunnen worden getest. Zo zijn ze productiever en kunnen ze effectieve geneesmiddelen ontdekken. "We moeten ultramoderne tools gebruiken die zijn bedoeld voor het bekijken van en interactie hebben met complexe driedimensionale objecten om de resultaten op dit gebied te analyseren", zegt hij.

Onderzoekers van geneesmiddelen in een vroeg stadium moesten altijd 2D-weergaven van 3D-moleculen gebruiken om hun werk te doen en hun hypotheses te delen met hun collega's. Velen van deze collega's, bijvoorbeeld medische chemici en biologen, hebben niet dezelfde expertise als het gaat om het bekijken van complexe moleculaire structuren. Onderzoekers zoals Cortopassi maakten eerst PowerPoint-presentaties om verschillende weergaven te tonen van moleculaire structuren of ze toonden 3D-eiwitten op 2D-computerschermen.

In 2016 kwam hier verandering in toen Glen Spraggon, Director of Structural Biology bij het Genomics Institute of the Novartis Research Foundation (GNF) in La Jolla (een onderzoeksinstituut van NIBR), een Oculus-headset opzette en een demo probeerde van de VR-software van Nanome om zijn teamleden meer inzicht te bieden in 3D-eiwitstructuren en waar geneesmiddelen zich binden om doeleiwitten te activeren of deactiveren en zo de ziekte te reguleren. Niet lang daarna begonnen NIBR en Nanome samen te werken om de oplossing van Nanome verder te ontwikkelen.

Viktor Homak, Associate Director bij NIBR Cambridge, zegt: "Dankzij verbeteringen in de structuurbiologie worden grotere en complexere biomoleculaire structuren opgelost.

Deze 3D-structuren zijn moeilijk te analyseren op platte 2D-monitoren. In VR kun je deze structuren observeren als echte 3D-objecten. Het is een geweldige beleving: je kunt zelfs in de molecule stappen en deze van binnenuit bekijken. Met onze oudere technologieën voor 3D-visualisatie was dit simpelweg onmogelijk. Daarnaast wordt alle ruimte om je heen je computerscherm in VR. We kunnen al die ruimte gebruiken voor het visualiseren van verschillende soorten data in ons ontdekkingsonderzoek. Dit is ontzettend handig voor het ontdekken van patronen en verbanden in de complexe en omvangrijke informatie waarmee we tegenwoordig werken."

Glen Spraggon voegt hieraan toe dat NIBR met VR meer ideeën kan verzamelen van verschillende typen wetenschappers. Hij zegt dat toen hij voor het eerst vroeg aan teamleden om Oculus-headsets op te zetten en het testconcept van Nanome te proberen, "er een bepaald punt was waarop ze het eiwit vastgrepen, dit uitrekten en naar binnen gluurden. Dat was het eigenlijk. We realiseerden ons dat VR een geweldige oplossing is om passieve observeerders om te zetten in interactieve deelnemers."