CANDO-Plattform: Ein echter Game Changer in der Arzneimittelentdeckung

Neue Medikamente zu entwickeln ist ein komplexer und teurer Prozess. 2010 wurde geschätzt, dass für jedes genehmigte Medikament 24,3 Projekte abgeschlossen wurden, die ein neues Medikament finden sollten. Das bedeutet, dass es viel Arbeit gibt, die oft auf Sackgassen hinausläuft. Schätzungen deuten darauf hin, dass die Entwicklung eines neuen Medikaments zwischen 985 Millionen und über 2 Milliarden Dollar kosten kann. Aua!

Angesichts dieser Herausforderungen sind Wissenschaftler ständig auf der Suche nach Möglichkeiten, den Prozess effizienter und kostengünstiger zu gestalten, damit sie neue und bestehende Medikamente finden können, die bei verschiedenen Krankheiten helfen.

#Die Rolle der Technologie in der Medikamentenentdeckung

Computertechnologie spielt eine wichtige Rolle bei der Suche nach neuen Medikamenten. Stell dir vor, es ist wie ein leistungsstarker Assistent, der Forschern hilft, durch Berge von Daten zu sichten und Muster zu finden, die zu neuen Medikamentenkandidaten führen könnten. Tausende von wissenschaftlichen Arbeiten wurden bereits veröffentlicht, die zeigen, wie Computer Forschern helfen können, bessere Ideen für Medikamente zu entwickeln.

Diese modernen Methoden reichen von einfachen Techniken, wie zum Beispiel der Betrachtung, wie ein Molekül mit einem anderen interagiert, bis hin zu komplizierteren Techniken, die künstliche Intelligenz beinhalten. Mit der globalen Pandemie wurde der Bedarf an effektiver Medikamentenentwicklung noch deutlicher. Zuverlässige Prozesse der Medikamentenentdeckung sind entscheidend, um sicherzustellen, dass wir schnell wirksame Behandlungen entwickeln können.

#Was ist eine Plattform zur Medikamentenentdeckung?

Eine Plattform zur Medikamentenentdeckung ist wie ein Werkzeugkasten zur Suche nach neuen Medikamenten. Sie besteht aus verschiedenen Verfahren und Methoden, die zusammenkommen, um den Forschern zu helfen, potenzielle neue Medikamente für spezifische Probleme zu identifizieren. Das umfasst normalerweise die Auswahl von Zielstrukturen für Medikamente, das Testen, wie Medikamente mit diesen Zielstrukturen interagieren, und das Bewerten der potenziellen Kandidaten basierend auf ihrer Wirksamkeit.

Einige Plattformen konzentrieren sich zum Beispiel darauf, vorherzusagen, wie Medikamente mit Proteinen in unserem Körper interagieren. Andere versuchen, neue Anwendungen für bestehende Medikamente zu finden, indem sie ihnen gewissermassen eine zweite Chance geben.

#Verständnis von Benchmarking

Benchmarking ist eine Möglichkeit, zu bewerten, wie gut diese Plattformen zur Medikamentenentdeckung abschneiden. Stell dir das wie ein Wettlauf vor, bei dem verschiedene Plattformen miteinander verglichen werden, um zu sehen, welche die besten Ergebnisse liefert. Gutes Benchmarking kann Forschern helfen herauszufinden, welche Plattform für eine bestimmte Aufgabe am besten geeignet ist, wie zum Beispiel die Suche nach einer neuen Behandlung für eine Krankheit.

Allerdings kann Benchmarking knifflig sein. Die Art und Weise, wie Ergebnisse verglichen werden, kann von Studie zu Studie unterschiedlich sein, was es schwierig macht zu wissen, welche Plattform tatsächlich besser abschneidet. Manchmal testen Forscher nur ähnliche Plattformen mit ähnlichen Daten, was das Verständnis der Gesamtleistung erschwert.

#Die Bedeutung der Datenqualität

Für ein effektives Benchmarking benötigen Forscher zuverlässige und hochwertige Daten. Oft greifen sie auf verschiedene Datenbanken zurück, um Informationen über Medikamente und ihre zugehörigen Bedingungen zu erhalten. Allerdings werden zurzeit viele unterschiedliche Datentypen verwendet, und wie sie in Trainings- und Testsets aufgeteilt werden, kann ebenfalls variieren.

Eine beliebte Methode ist die k-fache Kreuzvalidierung, die es Forschern ermöglicht, jedes verfügbare Medikament-Bedingungspaar strukturiert zu testen. Aber einige verwenden auch einfachere Methoden, die möglicherweise nicht die gleiche Tiefe der Analyse bieten.

#Die CANDO-Plattform

Die CANDO-Plattform ist eines der neuesten Werkzeuge, die entwickelt wurden, um Forschern zu helfen, potenzielle Medikamentenkandidaten zu finden. Sie funktioniert, indem sie Medikamente basierend auf ihren Interaktionsprofilen mit verschiedenen Proteinen vergleicht. Durch die Untersuchung dieser Ähnlichkeiten kann CANDO vorschlagen, welche bestehenden Medikamente umfunktioniert werden könnten, um neue Bedingungen zu behandeln.

CANDO verwendet mehrere Pipelines, also verschiedene Methoden innerhalb der Plattform, um Daten zu analysieren. Die grosse Idee hinter CANDO ist, dass Medikamente, die auf ähnliche Arten von Proteinen wirken, wahrscheinlich ähnliche Effekte auf Krankheiten haben.

#Neue Protokolle für Benchmarking

Das CANDO-Team hat beschlossen, zu verbessern, wie sie ihre Plattform benchmarken. Sie haben neue Massnahmen eingeführt, die direkt betrachten, wie gut ihre Methoden die Wirksamkeit von Medikamenten vorhersagen. Zuvor schauten sie hauptsächlich auf separate Listen von Medikamentenähnlichkeiten, aber sie haben ihren Ansatz angepasst, um zu bewerten, wie gut diese Medikamenti-Kandidaten insgesamt abschneiden.

Dafür haben sie ihre internen Benchmarking-Protokolle aktualisiert und ein Head-to-Head-Benchmarking-System erstellt, das konsistentere Vergleiche verschiedener Pipelines zur Medikamentenentdeckung ermöglicht. Das bedeutete, dass sie genau bewerten und berichten konnten, wie gut unterschiedliche Plattformen abschneiden.

#Parameteroptimierung in der Medikamentenentdeckung

In ihrer Arbeit hat das CANDO-Team mehrere Schlüsselparameter angegangen, die die Vorhersageleistung von Medikamenten beeinflussen könnten. Zum Beispiel haben sie experimentiert, wie viele ähnliche Medikamente bei Vorhersagen berücksichtigt werden sollten. Sie fanden heraus, dass die beste Leistung erzielt wurde, wenn sie weniger Verbindungen analysierten, anstatt zu versuchen, jede einzelne zu berücksichtigen.

Sie haben auch untersucht, wie die Interaktionswerte berechnet wurden. Zum Beispiel fanden sie heraus, dass es am besten ist, sowohl chemische als auch biologische Interaktionen eines Medikaments zu betrachten, um die besten Vorhersagen zu erzielen.

#Einfluss anderer Faktoren

Neben den Parametern hat das CANDO-Team verschiedene Merkmale untersucht, die die Leistung beeinflussen. Sie haben betrachtet, wie die Anzahl der mit einer Krankheit assoziierten Medikamente ihre Vorhersagen beeinflussen könnte. Es war nicht überraschend, dass mehr assoziierte Medikamente zu besseren Daten führten, was es einfacher machte, effektive Kandidaten zu finden.

Sie haben auch untersucht, wie die Qualität der Medikamenten-Medikamenten-Signaturen die Vorhersagen beeinflusste. Wenn Medikamente chemisch einander ähnlich waren, erhöhte das die Wahrscheinlichkeit, dass effektive Vorhersagen getroffen wurden.

#Vergleich der Medikamenten-Bedingungs-Zuordnungen

CANDO verwendete zwei verschiedene Datenbanken für die Zuordnungen von Medikamenten zu Bedingungen: eine aus der Literatur (CTD) und eine auf FDA-zugelassenen Medikamenten basierende (TTD). Die TTD-Zuordnungen führten in der Regel zu besseren Leistungen, da sie auf strengeren Kriterien für die Medikamentenfreigabe basierten.

CANDO konnte seine Wirksamkeit mit beiden Zuordnungen demonstrieren, aber die TTD schnitt im Allgemeinen besser ab als die CTD. Das ermöglicht es Forschern, zu vergleichen, welche Medikamente für bestimmte Bedingungen am besten wirken könnten und hilft, ihre Vorhersagen zu verfeinern.

#Head-to-Head-Pipeline-Vergleich

Um ihre Erkenntnisse zu testen, hat das CANDO-Team einen freundlichen Wettbewerb zwischen ihrer Hauptpipeline und einer neueren "Subsignatur"-Pipeline eingerichtet. Das war eine Gelegenheit zu sehen, welche Methode die andere übertreffen konnte.

Sie entdeckten, dass zwar die Hauptpipeline oft besser abschnitt, die Subsignatur-Pipeline jedoch ebenfalls vielversprechend war. Dieser Vergleich hilft Forschern, die Stärken und Schwächen verschiedener Ansätze in der Medikamentenentdeckung besser zu verstehen.

#Fazit: Fortschritte in der Medikamentenentdeckung

Die Arbeit, die mit CANDO geleistet wird, stellt einen bedeutenden Schritt nach vorn in der Technologie zur Medikamentenentdeckung dar. Durch die Verfeinerung ihrer Benchmarking-Prozesse und die Erkundung neuer Ansätze hofft das Team, es Forschern zu erleichtern, neue Medikamente zu entwickeln.

Während sie sich weiterentwickeln, ist das Ziel, die Effektivität zu verbessern, mit der Medikamente identifiziert und entwickelt werden können, was letztlich den Patienten weltweit zugutekommt. Die ganze Welt kann von Innovationen in der Medikamentenentdeckung profitieren, und mit den richtigen Werkzeugen und Ansätzen sieht die Zukunft für diejenigen, die nach neuen Behandlungen suchen, vielversprechend aus.