Samlingsteori kan betyde gode nyheder for lægemiddelopdagelse

En ny metode til at udforske kemisk rum kunne hjælpe med at skabe videnskabelige gennembrud inden for områder, herunder lægemiddeldesign og opdagelse, dets skabere siger.

Konceptet, kendt som monteringsteori, er beskrevet i et nyt papir offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskabens fremskridt af et hold fra University of Glasgows School of Chemistry.

Samlingsteori gør det muligt for forskere at omdanne molekyler til molekylære træer, som et stamtræ, der identificerer forældrene og afkommet, og teknikken kan verificeres eksperimentelt og beregningsmæssigt.

Holdet, ledet af professor Lee Cronin, brugt samlingsteori til at udforske det kemiske rum - det udtryk, videnskabsmænd bruger om den enorme pulje af potentielle kombinationer af molekyler og kemiske forbindelser.

Ethvert kendt kemikalie har en unik position i det kemiske rum. Nogle, ligesom DNA, har udviklet sig naturligt gennem evolution, mens andre, ligesom mange andre lægemidler, er blevet til gennem eksperimenter i laboratorier.

Samlingsteori giver videnskabsmænd muligheden for at nedbryde molekyler i deres bestanddele, og at finde nye måder at kombinere dem med andre molekyler, som har lignende dele.

Processen er analog med at opdele ord i bogstaver, blander derefter bogstaverne for at lave nye ord. Det giver kemikere en mere struktureret tilgang til at opdage nye molekyler, hvilket ofte kræver tidskrævende forsøg og fejl, før brugbare kombinationer findes.

I avisen, holdet beskriver, hvordan de brugte deres assembly-teori-tilgang til at udforske klassen af ​​stoffer kendt som opiater – kraftfulde, men vanedannende smertestillende midler, som kan være dødelige, når de misbruges.

Nye former for opiater, som er lige så effektive til smertebehandling, men mindre potentielt farlige, kunne tilbyde læger nye tilgange til patientbehandling.

På en computer, der kører deres assembly theory algoritme, holdet grupperede ni naturlige og syntetiske opiater sammen. Systemet brød molekylerne i mindre dele kendt som samlingspuljer og udforskede kombinationer af puljerne, indtil der kunne findes en rute, som kunne bygge alle opiater i gruppen.

Ved at tage de dele, der er fælles for alle opiatsamlingstræerne, holdet var i stand til at opfinde nye opiater ved at kombinere delene på lidt forskellige måder for at holde molekylets overordnede form, men udforske nye arkitektoniske typer.

På denne måde opdagelsesprocessen kan udforske nye potentielle lægemiddeltyper, men behold nogle af de nøglefunktioner, der kræves for, at lægemidlet er aktivt. Yderligere udforskning i fremtiden kan føre til udvikling af nye typer smertestillende midler, som er mindre vanedannende.

Professor Cronin sagde:"Kemisk rum er ikke bare stort - det er svimlende stort. Der er flere potentielt lægemiddellignende molekyler, der skal udforskes, end der er stjerner i det observerbare univers.

"Hvad samlingsteori giver os, er en hjælpende hånd til at navigere i det kemiske rum ved at arbejde baglæns fra kendte molekyler. Ved at bryde dem ned i deres bestanddele, vi kan udvikle vores forståelse af, hvordan de blev skabt, og hvordan de kan kombineres til at skabe nye forbindelser.

"Det fjerner meget af det gætværk, der har karakteriseret kemiprocessen indtil nu, og potentielt kunne strømline processen med at udvikle nye forbindelser til brug i medicin. Vi er særligt begejstrede for de potentielle nye opiatkandidater, som denne teknik har fundet."

Holdets papir, med titlen "Udforske og kortlægge kemisk rum med molekylære samlingstræer, " er udgivet i Videnskabens fremskridt .