Mehr Möglichkeiten für die Arzneimittelforschung
Wie AIDDISON™ und SYNTHIA® das Moleküldesign verändern

Einführung

In der sich ständig weiterentwickelnden Landschaft der Arzneimittelforschung revolutioniert die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI), maschinellem Lernen (ML) und Chemieinformatik die Art und Weise, wie Wissenschaftler an das Design und die Synthese neuer Moleküle herangehen. Zwei Plattformen - AIDDISON™ und SYNTHIA® - arbeiten jetzt Hand in Hand, um den F&E-Prozess in der Chemie von der Idee bis zur Synthese zu beschleunigen und das Risiko zu verringern.

 

Die Herausforderung "Was zu machen" und "Wie zu machen"

Die Arzneimittelforschung lässt sich auf zwei grundlegende Fragen reduzieren:

  • Was soll hergestellt werden? (Ideenfindung, Design und Auswahl vielversprechender Moleküle)
  • Wie kann man sie herstellen? (Praktische, effiziente und skalierbare Syntheseplanung)

AIDDISON™ und SYNTHIA® bieten eine nahtlose, integrierte Antwort auf beide Fragen.

 

AIDDISON™: Lösung der Frage "Was soll hergestellt werden?"

AIDDISON™ ist eine KI-gestützte, webbasierte SaaS-Plattform, die es Medizinern und Computerchemikern ermöglicht, riesige chemische Räume zu erkunden, neue Moleküle zu generieren und Kandidaten mit optimalen biologischen und ADMET-Profilen (Absorption, Verteilung, Metabolismus, Ausscheidung, Toxizität) zu priorisieren. Die intuitive Benutzeroberfläche und die robuste Berechnungs-Engine ermöglichen es den Benutzern,:

  • Durchführung von Ähnlichkeits- und Pharmakophor-Suchen in öffentlichen und proprietären Datenbanken
  • Verwendung generativer KI-Modelle für das De-novo-Moleküldesign
  • Anwendung ML-basierter Eigenschaftsfilter und ADMET-Vorhersagen
  • Durchführung von formbasiertem Alignment und molekularem Docking zur Bewertung des Targeteinsatzes
  • Clustern und Filtern großer Bibliotheken, um sich auf die vielversprechendsten Leads zu konzentrieren

 

SYNTHIA®: Lösen von "How to Make"

Sobald AIDDISON™ vielversprechende Moleküle identifiziert hat, übernimmt die SYNTHIA® Retrosynthese-Software die Beantwortung der Frage, wie man sie herstellt". SYNTHIA® verwendet von Experten kodierte Chemieregeln und eine Datenbank mit über 14 Millionen kommerziell erhältlichen Bausteinen, um:

  • Schnelle Erstellung und Einstufung von Syntheserouten für beliebige Zielmoleküle
  • Bewertung der synthetischen Zugänglichkeit und Komplexität (SAS-Scores)
  • Bereitstellung von detaillierten Reaktionsschritten, Referenzen und kommerziellen Bezugsquellen für Ausgangsmaterialien
  • Unterstützung der Grünen Chemie durch Optimierung der Atomökonomie und Minimierung gefährlicher Reagenzien
  • Ermöglicht Chargenanalyse und Integration mit anderen Chemoinformatik-Tools über API

 

Die Kraft der Integration: AIDDISON™ + SYNTHIA®

Die wahre Stärke kommt zum Vorschein, wenn diese Plattformen zusammen verwendet werden. AIDDISON™ kann seine erstklassigen, von der KI entworfenen Moleküle direkt an SYNTHIA® zur retrosynthetischen Analyse senden. Diese Integration ermöglicht den Nutzern:

  • Sofortige Bewertung, ob ein virtueller Treffer synthetisch zugänglich ist
  • Moleküle nicht nur nach der vorhergesagten Aktivität, sondern auch nach der realen Machbarkeit zu priorisieren
  • Einkaufslisten für Reagenzien und Ausgangsmaterialien zu erstellen und so die Beschaffung zu rationalisieren
  • Überbrückung der Lücke zwischen virtuellem Design und Laborrealität

Fallstudie: Tankyrase-Inhibitoren

Eine aktuelle Fallstudie veranschaulicht diesen Workflow. Ausgehend von einem bekannten Tankyrase-Inhibitor generierte AIDDISON™ mithilfe von generativen Modellen und virtuellem Screening eine Reihe von Analoga. Diese Kandidaten wurden nach ADMET-Eigenschaften gefiltert und an das Zielprotein angedockt. Die vielversprechendsten Strukturen wurden dann zur retrosynthetischen Analyse an SYNTHIA® weitergeleitet, um sicherzustellen, dass nur synthetisch zugängliche Leitstrukturen in die nächste Phase gelangen. Dieser Ansatz beschleunigte die Identifizierung neuer, realisierbarer Wirkstoffkandidaten und ermöglichte eine gründlichere Erkundung des chemischen Raums als herkömmliche Methoden allein.

 

Application Note Highlight: "AIDDISON: Verstärkung der Arzneimittelforschung mit KI/ML- und CADD-Tools in einer sicheren, webbasierten SaaS-Plattform".

Eine radikale Application Note, "AIDDISON: Empowering Arzneimittelforschung with AI/ML and CADD Tools in a Secure, Web-Based SaaS Platform" von Rusinko et al. wurde 2024 im Journal of Chemical Information and Modeling veröffentlicht. Die Publikation beschreibt die Architektur, den Workflow und die praktischen Auswirkungen von AIDDISON™, einschließlich der Integration mit SYNTHIA®.

Die wichtigsten Erkenntnisse aus der Application Note:

  • Sicherheit und Zugänglichkeit: AIDDISON™ ist nach ISO 27001 zertifiziert und gewährleistet Datensicherheit und Compliance für sensible F&E-Projekte.
  • End-to-End Workflow: Die Plattform deckt alles vom virtuellen Screening und der ADMET-Vorhersage bis hin zur synthetischen Machbarkeit und Beschaffung ab.
  • Benutzerorientiertes Design: Die intuitive Benutzeroberfläche senkt die Hürde für Laien und demokratisiert den Zugang zu fortschrittlichen Tools für die computergestützte Arzneimittelforschung.
  • Integration mit SYNTHIA®: Die nahtlose Übergabe an SYNTHIA® ermöglicht eine sofortige retrosynthetische Analyse und schließt so den Kreislauf vom "was zu machen" zum "wie zu machen".

Lesen Sie die vollständige Application Note:
AIDDISON: Empowering Drug Disc...

 

Für SYNTHIA®-Anwender bedeutet die Einführung von AIDDISON™:

  • Schnellere Innovation: Schnellere Generierung, Filterung und Priorisierung neuer Moleküle vor der Syntheseplanung.
  • Weniger Risiko bei Projekten: Konzentration der Ressourcen auf Moleküle, die sowohl biologisch vielversprechend als auch synthetisch machbar sind.
  • Rationalisierter Workflow: Nahtloser Übergang vom virtuellen Design zu umsetzbaren Syntheseplänen, alles in einer sicheren, cloudbasierten Umgebung.
  • Gemeinsame Leistung: Gemeinsame Nutzung von Projekten, Analysen und Erkenntnissen durch verschiedene Teams, um die Kluft zwischen Computer- und Laborchemikern zu überbrücken.

Die Kombination von AIDDISON™ und SYNTHIA® stellt einen Paradigmenwechsel in der Arzneimittelforschung dar. Indem sie die Schritte "was herstellen" und "wie herstellen" in einem einzigen Workflow vereinen, versetzen diese Plattformen Chemiker in die Lage, mit Zuversicht zu innovieren, Zeitpläne zu beschleunigen und neue Therapien effizienter als je zuvor auf den Markt zu bringen.

 

Erfahren Sie mehr: On-Demand-Webinar

Wenn Sie diese Konzepte in der Praxis sehen möchten, empfehlen wir Ihnen das aktuelle Webinar:

Using AI and Retrosynthesis to Streamline Small Molecule Discovery
Präsentiert auf dem AI & Lab Software Digital Summit von Lab Manager

Diese Sitzung bietet eine retrospektive Fallstudie, die zeigt, wie ein veröffentlichtes kleines Molekül, das ursprünglich mit traditionellen Methoden entdeckt wurde, mit einem vollständigen In-silico-Ansatz effizienter identifiziert werden konnte. Die Referenten führen durch einen integrierten digitalen Design-Make-Test-Analyze (DMTA)-Zyklus, bei dem AIDDISON™ für generatives Moleküldesign und prädiktive ADMET-Modellierung und SYNTHIA® für die retrosynthetische und bibliothekarische Syntheseplanung eingesetzt werden. Der Workflow zeigt, wie KI und digitale Tools eine schnellere Entscheidungsfindung, eine bessere Priorisierung von Verbindungen und eine engere Abstimmung zwischen Design und Synthese ermöglichen.

Wichtige Lernziele:

  • Verbesserung der Hit-to-Lead- und Kandidatenoptimierung mit integrierten digitalen Workflows
  • Generierung diverser Molekülbibliotheken mit gewünschten arzneimittelähnlichen Eigenschaften
  • Verfeinerung von De-novo-Designs für die reale Durchführbarkeit und Schnelligkeit der Synthese durch retrosynthetische und vorwärts gerichtete Syntheseplanung

Vortragende:

  • Suhasini M Iyengar, Ph.D. (AIDDISON™-Anwendungs- und Entdeckungswissenschaftlerin)
  • Emma Gardener, Ph.D. (Technische Anwendungswissenschaftlerin, SYNTHIA®)

Sehen Sie sich das Webinar an:
Einsatz von KI und Retrosynthese zur...

Dieses Webinar bietet praktische Einblicke und Beispiele aus der Praxis, wie AIDDISON™ und SYNTHIA® zusammen eingesetzt werden können, um die Entdeckung im Frühstadium zu verbessern und die Effizienz der Forschung und Entwicklung kleiner Moleküle zu steigern.

 

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Referenzen:

  • Rusinko, A., Rezaei, M., Friedrich, L., Buchstaller, H.-P., Kuhn, D., & Ghogare, A. (2024). AIDDISON: Empowering Arzneimittelforschung with AI/ML and CADD Tools in a Secure, Web-Based SaaS Platform. Zeitschrift für chemische Information und Modellierung, 64(1), 3-8. DOI: 10.1021/acs.jcim.3c01016.

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