Chemical Checker: открытый инструмент для ускорения разработки лекарств
Исследователи из лаборатории структурной биоинформатики и сетевой биологии (SBNB) Института биомедицинских исследований Барселоны (IRB Barcelona) под руководством профессора ICREA Патрика Алоя представили Chemical Checker — открытый онлайн-инструмент, предоставляющий информацию о воздействии более 1 миллиона соединений в широком спектре биологических условий. Инструмент, описанный в Nature Biotechnology, дает детальное представление о данных по малым молекулам в открытом доступе и позволяет выполнять запросы, невозможные при использовании только химической информации.
Принцип работы и доказательство эффективности
Инструмент работает на основе принципа подобия: схожие соединения демонстрируют аналогичные химические свойства и биологическое поведение. Молекулы со схожими профилями чувствительности клеток или побочных эффектов часто имеют одинаковый механизм действия, даже если их химические структуры кажутся не связанными.
Лаборатория SBNB уже доказала потенциал инструмента, обратив in vitro генетические изменения, связанные с болезнью Альцгеймера, с помощью одобренных препаратов и экспериментальных соединений. Ученые также идентифицировали несколько соединений, которые потенциально могут заменить дорогие и сложные в применении биологические препараты, такие как терапии антителами.
Пять уровней биологической сложности
Chemical Checker предоставляет информацию о малых молекулах на пяти уровнях возрастающей сложности, соответствующих этапам разработки лекарства:
- Химия (Chemistry)
- Мишени (Targets)
- Сети (Networks, биологические пути)
- Клетки (Cells, клеточные анализы)
- Клиника (Clinics)
«С помощью Chemical Checker мы расширяем принцип подобия за пределы химических свойств, охватывая различные области биологии и обеспечивая нужный уровень экспериментальной детализации на каждом этапе разработки лекарств», — объясняет Микель Дуран.
Практическое применение и сотрудничество
Для облегчения доступа к данным лаборатория создала веб-ресурс chemicalchecker.org, позволяющий выполнять поиск по сходству для заданного соединения в 25 доступных «биоактивных пространствах» Chemical Checker. Полный код ресурса и «сигнатуры» Chemical Checker можно скачать или получить через программный интерфейс.
Инструмент уже привел к сотрудничеству с Amazon для создания открытой базы данных, предоставляющей исследователям по всему миру расширенный портфель молекул с потенциалом для борьбы с COVID-19. Экспертиза Amazon в области анализа текста, машинного обучения и понимания естественного языка позволила автоматически анализировать научные статьи и включать данные в Chemical Checker. Платформа доступна по адресу: sbnb.irbbarcelona.org/covid19/