Gyógyszertervezés felsőfokon: kémiai Nobel-díj

A 2013-as kémiai Nobel-díjat Martin Karplus, Michael Levitt és Arieh Warshel kapták megosztva, mert megteremtették a kémiai reakciók komplexebb számítógépes modellezésnek lehetőségét.

A másodperc milliomod részének töredéke alatt lejátszódó kémiai reakciók - például egy molekula alakváltozása, vagy egy elektron átugrása az egyik atommagról egy másikra - a klasszikus kémiai kísérletekkel követhetetlen folyamatok. Megértésükhöz számítógépes modelleket kell használni.

Egy fehérjekomplexum szerkezete számítógépes modellezéssel Forrás: Wikipedia

A modellek egy része a klasszikus fizikán alapul, ami nagy molekulák durva modellezését teszi lehetővé. A kvantumfizikán alapuló modellek pedig kisebb részleteket tudnak leírni, de azt jóval nagyobb pontossággal. Korábban a kutatóknak választaniuk kellett, hogy melyik modellt alkalmazzák.

Newton, a klasszikus fizika óriása és Schrödinger macskája (a kvantummechanika szimbóluma). A korábban rivalizáló elméletek között a három díjazott munkássága nyitott kaput a kémiai rendszerek modellezésében Forrás: Nobel.se

A három most díjazott kutató munkásságnak lényege, hogy lehetővé tették a kétfajta megközelítés egyesítését, az úgynevezett többskálájú számítógépes modellezést a bonyolult kémiai rendszereknél. Így ma már például lehetőség van arra, hogy egy egész molekula vizsgálatakor jobban fókuszáljanak a molekula igazán fontos részére.

A többskálájú számítógépes molekulatervezés elve: csak a kémiai reakciók szempontjából igazán lényeges részletet vizsgálják nagy pontossággal Forrás: Nobel.se

Mindez például a gyógyszertervezésben óriási jelentőségű. Amikor azt vizsgálják, hogyan kötődik egy gyógyszermolekula a támadáspontjához a sejtben, akkor csak a kötőhelyet érdemes vizsgálni részletesen (kvantumfizikai alapokon), a molekula többi részének modellezésére elég a klasszikus megközelítés, de a kettő egyszerre történik.

Martin Karplus (University de Strasbourg/Harvard), Michael Levitt (Standford), Arieh Warshel (University of Southern California) a kémiai Nobel-díjasok 2013-ban Forrás: Wikipedia

A számítógépes modellek, a komputeres tervezés ma már ugyanolyan fontos a kémia számára, mint a hagyományos kísérletek. Így választják ki például sok ezer gyógyszerjelölt molekulából azokat, amelyekkel aztán megkezdődnek a további, részletesebb vizsgálatok.