Medica 2021: Vývoj léků – software zohledňuje pohyb atomů

Tým pracuje na novém softwaru (zleva doprava): Kurt Schardt, Robin Maack a Christina Gillmann. (Foto: View/Reiner Voss)

U různých onemocnění často pomáhají léky. Aby mohly plnit svůj účinek, potřebují vědci například přesné informace o povrchových molekulách virů nebo bakterií. Často se při vývoji léků zanedbává pohyb atomů těchto molekul. To však může mít dopad na jejich účinnost. Tým vědců pracuje na softwaru, který takové pohyby zohledňuje. Je užitečný například při vývoji léků. Na veletrhu lékařské techniky Medica představí tým svou práci od 15. do 18. listopadu v Düsseldorfu na výstavním stánku Rheinland-Pfalz (Halle 3, stánek E80).

Než se lék dostane na trh, uběhne mnoho let výzkumu a vývoje. Účinná látka musí být ve správné koncentraci na správném místě, aby mohla působit. Přitom by měly být minimalizovány vedlejší účinky. Důležitou roli u takových látek hraje jejich chemická struktura. Často se jedná o dlouhé řetězce proteinových molekul. „Existuje opakující se základní struktura, takzvaný Backbone nebo páteř, která se skládá z atomů uhlíku a dusíku,“ vysvětluje informatik Robin Maack, doktorand ve skupině „Computer Graphics and Human Computer Interaction“ profesora Dr. Hanse Hagena na Technické univerzitě Kaiserslautern (TUK). „Musíme si představit, že atomy nejsou pevné, ale pohybují se. To může u páteře znamenat výrazné změny tvaru molekuly.“

Pro vývoj molekul mohou určitá uspořádání mít důsledky. U mnoha běžných programů, které zobrazují a vizualizují proteiny, jsou pohybové procesy základních atomů ignorovány. „Často jsou považovány za pevné koule v prostoru, i když mají určitý pohybový prostor,“ vysvětluje Maack. „Pohybem mohou vznikat vzájemné interakce mezi atomy.“

Maack momentálně spolupracuje se svou kolegyní Dr. Christinou Gillmann z Lipské univerzity na softwaru, který vypočítává tento pohybový prostor a zobrazuje ho společně s původní vizualizací, aniž by zakrýval existující informace. „Uživatelé mohou s tímto softwarem kombinovat různé metody vizualizace a barevné schémata,“ pokračuje Maack. „Je přehledně navržen a umožňuje také zobrazit nejistoty poloh atomů.“

Informatikové do svého algoritmu vkládají data z simulovaných i skutečných molekul. Hlavním cílem je zkoumání pohybů atomů. „Program nyní přesně ukazuje, která místa molekuly jsou stabilní a která nikoliv,“ říká Maack.

Zajímavé je toto opatření především pro vývoj léků a dalších účinných látek. Technologie umožňuje rychle zjistit, zda má smysl a vůbec je možné molekulu vyvinout a vyrobit.

Na veletrhu Medica tým představí svou práci.