Инструмент для навигации по химическому пространству призван стать «Картой лекарств Google»

  1. Расчет химического риска

Новый онлайн-инструмент ChemMaps может помочь студентам и медицинским химикам исследовать химическое пространство в поисках новых лекарств. Сайт, который разработчики называют «Карты лекарств Google», позволяет пользователям ориентироваться в химической среде, содержащей более 8000 лекарств и 47 000 проблемных для окружающей среды соединений в 3D. Он позволяет пользователям искать химическое вещество и выяснять, исходя из его структуры, какие другие типы аналогичных соединений или препаратов имеются на рынке или проходят испытания в клинических испытаниях.

«Я впервые подумал о создании чего-то подобного пару лет назад, когда увидел, что моим коллегам, которые не являются вычислительными химиками, было очень трудно ориентироваться в химическом пространстве», - говорит он. Денис Фурш , доцент химии в Университете штата Северная Каролина, который придумал ChemMaps .

«Я понял, что в реальном мире, когда людям нужно куда-то идти, они переходят на Карты Google и легко переходят из одного города в другой, - говорит Фурш. «Как химик, в открытом доступе не было абсолютно никакого инструмента, позволяющего посмотреть на структуру химического вещества и увидеть, какие химические или другие препараты очень похожи».

Соединения в ChemMaps выглядят как звезды на ночном небе - каждая молекула представлена ​​в трех измерениях, и эти координаты основаны на свойствах ее химической структуры. Когда пользователь нажимает на конкретное соединение, отображаются несколько ключевых характеристик, в том числе химическая структура, медицинское использование и другие физико-химические свойства. «Для каждого химического вещества рассчитывается множество свойств, и когда две точки находятся близко друг к другу, это означает, что их структуры более похожи», - объясняет Фурш.

Поскольку ChemMaps помогает визуализировать разнообразие в окрестностях конкретного соединения или лекарства, он также может помочь с перепрофилированием лекарства. Фурш отмечает, что препарат может быть одобрен для определенного применения, но сайт помогает выявить аналогичные препараты, которые эффективно лечат другие заболевания.

Расчет химического риска

ChemMaps также может помочь улучшить оценку химического риска. «Когда регуляторы получают соединения для оценки их токсичности, одна из многих вещей, которые они делают, заключается в том, чтобы взглянуть на сходство этого соединения с известными токсикантами», - рассказывает Фурч Chemistry World . «Такой инструмент, как ChemMaps, который легко проецирует ваше новое соединение на эту карту… может помочь исследователю понять, почему это соединение более или менее вероятно токсично из-за этого химического соседства», - говорит он.

Ли Кронин Компания ChemMaps занимается разработкой химического факультета Университета Глазго и работает над созданием сложных функциональных молекулярных архитектур. Он говорит, что он предоставляет «хороший визуальный инструмент», чтобы помочь химикам взаимодействовать с большими наборами данных и разрабатывать новые идеи или исследовательские гипотезы.

Рафаэль Гомес-Бомбарелли , специалист по вычислительным материалам из Массачусетского технологического института, согласен с тем, что ChemMaps могут быть весьма полезны. «Химическое пространство очень сложное, и нам нужны все визуализации для навигации», - говорит он. «Мы ежедневно ощущаем трехмерный мир, и эта визуализация… может сжать химическое пространство в три измерения, которые мы знаем и любим».

Тем не менее, Гомес-Бомбарелли указывает, что топографическим картам нужно сжать только три измерения на два, но химическое пространство «настолько многомерно и сложно», что нет единого мнения относительно его эквивалента широты, долготы и высоты. «Два химических соединения могут быть очень близко друг к другу или очень далеко, в зависимости от выбора размеров для их выражения», - говорит он.

Дерек Лоу , медицинский химик, который ведет блог в In the pipe, имеет аналогичные проблемы. «Идея о том, что можно нажать на лекарство и увидеть ближайших соседей в этом искусственном пространстве, в конце концов, имеет несколько ограниченную полезность», - говорит он Chemistry World . Лоу предполагает, что пользователь должен знать больше о мишенях и сайтах связывания каждого лекарства, а также о его связи структура-активность, чтобы определить, является ли эта связь потенциально интересной или просто случайной.