Introduction

Les logiciels de rétrosynthèse constituent un catalyseur important dans la découverte moderne de médicaments, car ils accélèrent la conception de voies de synthèse pour les molécules nouvelles. La réduction du délai pour obtenir des Voies synthétiques viables peut considérablement accélérer la progression d'un médicament candidat jusqu'à l'évaluation clinique. La rapidité est donc essentielle dans la recherche et le développement pharmaceutiques. Au cours des cinq dernières années, l'adoption d'outils de planification de la synthèse pilotés par l'IA a connu un essor notable, reflétant leur rôle croissant dans les workflows de chimie médicinale. Des plateformes comme SYNTHIA® illustrent la façon dont les logiciels de rétrosynthèse avancés transforment les pipelines de développement.

Exploration rapide des Voies synthétiques

 

Conception d'itinéraires à grande vitesse

 

Les outils de rétrosynthèse assistée par ordinateur peuvent proposer et évaluer des centaines de stratégies synthétiques en une fraction du temps nécessaire à la planification manuelle. En exploitant de grandes bases de données de réactions et des algorithmes à grande vitesse, ces plateformes réduisent en quelques heures ce qui nécessitait auparavant des semaines de brainstorming. Ce processus d'idéation accéléré permet aux équipes de projet d'identifier rapidement les voies réalisables et de passer à la synthèse des composés dans un délai minimal.

 

Large éventail d'options

 

Contrairement aux chimistes humains, les logiciels de rétrosynthèse ne sont pas limités par la mémoire ou les biais cognitifs. Il explore un large éventail de déconnexions potentielles, y compris des stratégies non conventionnelles ou contre-intuitives. Par conséquent, le logiciel découvre souvent des itinéraires comportant moins d'étapes ou des rendements plus élevés qui pourraient être négligés lors de la planification manuelle. Cette exploration parallèle des options permet d'évaluer rapidement plusieurs Voies de synthèse, ce qui accélère le passage de la conception à l'exécution.

 

Réduire les essais et les erreurs grâce à l'analyse prédictive

 

Moins d'impasses

 

L'un des principaux facteurs d'accélération des logiciels de rétrosynthèse est leur capacité à éliminer rapidement les voies non viables. Des outils comme SYNTHIA® utilisent des règles de réaction codées et des modèles prédictifs pour évaluer la probabilité de succès de chaque transformation proposée. Ce triage intégré évite aux chimistes de perdre du temps avec des réactions mal caractérisées, inefficaces ou dangereuses dans des conditions pratiques.

 

Optimisation virtuelle

 

De nombreuses plateformes permettent une synthèse orientée vers un objectif, en optimisant les voies sous des contraintes telles que la minimisation du nombre d'étapes, l'évitement de réactifs spécifiques ou la maximisation du rendement théorique. Ces contraintes guident l'algorithme vers des voies qui répondent aux besoins spécifiques d'un projet. En effectuant cette optimisation in silico, les chimistes peuvent passer en revue les différentes possibilités en quelques minutes au lieu de procéder à des essais expérimentaux longs et coûteux.

 

Intégration de la conception et de la synthèse

 

Intégration transparente du pipeline

 

Le logiciel de rétrosynthèse relient la conception moléculaire à la synthèse en laboratoire, comblant ainsi le fossé entre l'idéation et l'exécution. Certaines plateformes s'intègrent directement aux outils de conception de composés, offrant un retour d'information en temps réel sur la synthétisabilité des molécules proposées. SYNTHIA® API, par exemple, offre une intégration API pour une évaluation transparente des bibliothèques de composés virtuels. Cette visibilité précoce de la faisabilité synthétique garantit que seuls les candidats réalisables progressent, ce qui rationalise l'optimisation des têtes de série.

 

Développement simultané de plusieurs cibles

 

Dans les projets comportant plusieurs composés actifs ou analogues, les outils de rétrosynthèse peuvent gérer la planification parallèle de toutes les cibles. Cette capacité à optimiser une Voies de synthèse pour une bibliothèque de composés cibles ensemble est une caractéristique unique de SYNTHIA®, qui réduit considérablement le temps de cycle et permet aux équipes de chimie médicinale de faire progresser plusieurs candidats simultanément. Il en résulte un Workflow plus agile et des délais plus courts entre la découverte d'un hit et l'optimisation des leads.

 

Améliorer la créativité et la résolution des problèmes

 

Augmenter l'innovation des chimistes

 

Plutôt que de remplacer les chimistes, le logiciel de rétrosynthèse renforce leur capacité créative. La plateforme agit comme un partenaire de brainstorming synthétique, proposant des déconnexions non conventionnelles que les chimistes peuvent affiner ou adapter. Cette approche synergique accélère la résolution de défis synthétiques complexes, produisant souvent des solutions nouvelles en une fraction du temps.

 

Accessibilité des connaissances

 

Le logiciel de rétrosynthèse encode des connaissances synthétiques étendues, rendant la planification des réactions au niveau de l'expert accessible à tous les utilisateurs. Par exemple, SYNTHIA® intègre des dizaines de milliers de règles de réaction validées, offrant un accès instantané à une vaste archive de stratégie synthétique. Cette démocratisation de l'expertise chimique réduit la dépendance à l'égard de la recherche documentaire ou de la consultation d'un expert, accélérant ainsi la conception d'itinéraires à tous les niveaux d'expérience.

 

Étude de cas : Accélération de la synthèse d'un API grâce à la planification par l'IA

 

Dans le cadre d'un récentprojet de développement d'un inhibiteur d'hélicase-primaseles chercheurs ont utilisé SYNTHIA® pour rationaliser la synthèse d'une cible antivirale complexe. Le logiciel a fourni plusieurs voies viables, accompagnées de listes de réactifs et de conditions de réaction. L'équipe a ainsi pu passer directement à la validation expérimentale en toute confiance. L'itinéraire obtenu a permis d'améliorer le rendement, la sélectivité et la durabilité, avec moins d'itérations. Ce cas illustre la manière dont les outils de planification de l'IA peuvent réduire considérablement la phase de recherche de voies et améliorer l'efficacité de la synthèse.

 

Réduire les risques et améliorer les taux de réussite

 

Atténuation des risques

 

En évaluant de nombreuses options et en signalant les étapes problématiques, les logiciels de rétrosynthèse aident les équipes à éviter les itinéraires qui posent des problèmes d'évolutivité ou de sécurité. Par exemple, si une voie implique un réactif hautement toxique, l'outil peut suggérer des alternatives plus sûres. Cette anticipation permet d'éviter les échecs tardifs et favorise une prise de décision plus solide dès le début du développement.

 

Une itération plus rapide

 

La découverte de médicaments est intrinsèquement dynamique, avec des modifications structurelles fréquentes et des priorités changeantes. Les plateformes de rétrosynthèse permettent une replanification rapide en réponse à de nouvelles cibles ou à des modifications de la tête de série. Cette capacité permet aux équipes de s'adapter rapidement et de maintenir les délais de synthèse alignés sur l'évolution des besoins du projet.

 

Réflexions finales

 

Le logiciel de rétrosynthèse est devenu un atout stratégique pour accélérer la découverte de médicaments. En permettant la génération rapide d'itinéraires, en concentrant les efforts sur les plans réalisables et en s'intégrant de manière transparente à la conception des molécules, les plateformes comme SYNTHIA® réduisent le temps qui s'écoule entre l'idée moléculaire et la réalisation en laboratoire. Cette accélération se répercute tout au long du processus, de la synthèse à la mise à l'échelle, et permet en fin de compte une mise à disposition plus rapide des produits thérapeutiques. Dans un domaine où chaque jour compte, l'adoption de la rétrosynthèse assistée par l'IA ne représente pas seulement une avancée technologique, mais un impératif concurrentiel pour une innovation efficace.

 

Références

1. MilliporeSigma. Surmonter les principaux défis de la découverte de médicaments. Lab Manager. (2022).https://www.labmanager.com/overcoming-key-challenges-in-drug-discovery-28992
2. Watson, I.A., Wang, J. & Nicolaou, C.A. Mise en œuvre d'un algorithme d'analyse rétrosynthétique. J Cheminform 11, 1 (2019).https://doi.org/10.1186/s13321-018-0323-6
3. Back, S., Aspuru-Guzik, A., Ceriotti, M. et al. Accelerated chemical science with AI, Digital Discovery, 3(1). (2024).https://doi.org/10.1039/D3DD00213F