Samarbete för upptäckt av läkemedel mot coronaviruset

Novartis Institutes for BioMedical Research (NIBR) är ett globalt team av forskare som tar fram läkemedel som eliminerar och lindrar sjukdomar. Teamet jobbar för närvarande med att hantera några av världens största hälsoutmaningar: hitta mediciner för att bekämpa covid-19 samt framtida former av coronaviruset som kan orsaka nästa pandemi.

Processen för att utveckla läkemedel är dyr och lång – det tar cirka tio år att få ut ett läkemedel på marknaden. Wilian Cortopassi, expert inom datavetenskap på NIBR Emeryville, tillbringar dagarna med att använda kalkylverktyg för att bättre förstå hur läkemedelskandidater kan interagera med viktiga proteinstrukturer i människokroppen.

För att bli mer produktiva och hitta effektiva läkemedel analyserar hans team komplex molekylär information i 3D och arbetar fram hypoteser som kan testas. ”För att analysera resultaten inom det här området behöver vi använda toppmoderna verktyg som utformats för att titta på och interagera med komplexa tredimensionella objekt”, säger han.

Forskare som arbetar med läkemedel i tidiga stadier har traditionellt tvingats använda 2D-representationer av 3D-molekyler för att utföra sitt arbete och dela sina hypoteser med kollegor, varav många – exempelvis medicinska kemister och biologer – inte har samma expertis när det gäller att titta på komplexa molekylära strukturer. Forskare som Cortopassi brukade skapa PowerPoint-presentationer för att visa olika vyer av molekylstrukturer, eller visade de 3D-proteiner på 2D-datorskärmar.

Saker och ting började förändras 2016 när Glen Spraggon, chef för strukturell biologi på Genomics Institute of the Novartis Research Foundation (GNF) i La Jolla (ett NIBR-forskningsinstitut), tog på sig ett Oculus-headset och testade en demo av Nanomes VR-programvara för att hjälpa sitt team att bättre förstå 3D-proteinstrukturerna samt var läkemedel binder för att aktivera eller inaktivera proteinmål och därmed modulera sjukdomen. Kort därefter började NIBR och Nanome att samarbeta för att utveckla Nanomes lösning.

Viktor Hornak, meddirektör på NIBR Cambridge säger, ”tack vare framsteg inom strukturell biologi kan man lösa större och mer komplexa biomolekylära strukturer.

De här 3D-strukturerna är svåra att analysera på platta 2D-skärmar. I VR kan man observera de här strukturerna som verkliga 3D-objekt. Immersionen är fantastisk – man kan till och med kliva in i molekylen och titta på den från insidan, vilket var omöjligt med våra äldre 3D-visualiseringstekniker. Dessutom blir allt utrymme omkring dig i VR din datorskärm. Vi kan använda allt det utrymmet för att visualisera många olika typer av data i vår upptäcktsforskning, vilket är otroligt användbart för att hitta mönster och relationer i den komplexa och täta information vi jobbar med i dag.”

Glen Spraggon tillägger att VR gör det möjligt för NIBR att få fram fler idéer från olika typer av forskare. När han först fick teammedlemmar att ta på sig Oculus-headset och prova Nanomes koncepttester säger han: ”Plötsligt tog de tag i proteinet, tänjde ut det och kikade inuti. Och det var det avgörande ögonblicket. Vi insåg att VR är en fantastisk lösning för att förvandla personer från passiva åskådare till interagerande deltagare.”