Medica 2021: Sviluppo di farmaci – il software tiene conto del movimento degli atomi

Il team lavora al nuovo software (da sinistra a destra): Kurt Schardt, Robin Maack e Christina Gillmann. (Foto: View/Reiner Voss)

Spesso i farmaci aiutano in caso di diverse malattie. Per poter svolgere la loro funzione, i ricercatori hanno bisogno, ad esempio, di informazioni precise sulle molecole superficiali dei virus o batteri. Spesso, nello sviluppo di farmaci, si trascura il movimento di questi atomi delle molecole. Tuttavia, ciò può influire sull'efficacia. Un team di ricercatori sta lavorando a un software che tiene conto di tali movimenti. È utile, ad esempio, per lo sviluppo di medicinali. Alla fiera di tecnologia medica Medica, il team presenterà il proprio lavoro dal 15 al 18 novembre a Düsseldorf, presso lo stand di ricerca della Renania-Palatinato (Padiglione 3, Stand E80).

Prima che un farmaco arrivi sul mercato, passano molti anni di lavoro di sviluppo. Il principio attivo deve essere presente nella concentrazione corretta nel luogo giusto, affinché possa svolgere la sua funzione. Si vuole anche ridurre al minimo gli effetti collaterali. Un ruolo importante in questi composti lo gioca la struttura chimica. Spesso si tratta di molecole di proteine a catena lunga. "Esiste una struttura di base ripetitiva, chiamata backbone o scheletro, composta da atomi di carbonio e azoto", spiega il informatico Robin Maack, dottorando nel gruppo di lavoro "Computer Graphics and Human Computer Interaction" del professor Dr. Hans Hagen presso il Politecnico di Kaiserslautern (TUK). "Bisogna immaginare che gli atomi non siano rigidi, ma si muovano. Questo può portare a cambiamenti di forma significativi dello scheletro del molecola."

Per lo sviluppo di molecole, alcune configurazioni possono avere conseguenze. Molti programmi tradizionali che rappresentano e visualizzano le proteine ignorano i processi di movimento degli atomi sottostanti. "Vengono spesso considerati come sfere fisse nello spazio, anche se possiedono uno spazio di movimento", spiega Maack. "Inoltre, i movimenti possono portare a interazioni tra gli atomi."

Attualmente, Maack lavora insieme alla collega Dr. Christina Gillmann dell'Università di Lipsia a un software che calcola questo spazio di movimento e lo visualizza insieme alla rappresentazione originale, senza coprire le informazioni esistenti. "Gli utenti possono combinare diversi metodi di visualizzazione e schemi di colori con il software", prosegue Maack. "È progettato in modo chiaro e permette anche di rappresentare le incertezze di posizione degli atomi."

I ricercatori alimentano il loro algoritmo con dati di molecole simulate e reali. In primo piano c'è l'osservazione dei movimenti degli atomi. "Il programma mostra più precisamente quali parti di una molecola sono stabili e quali no", afferma Maack.

Il metodo è particolarmente interessante per lo sviluppo di medicinali e altri principi attivi. La tecnologia permette di vedere rapidamente se ha senso e se è possibile sviluppare e produrre la molecola.

Alla Medica, il team presenterà il proprio lavoro.