La realidad virtual ayuda a los químicos a descubrir nuevos fármacos que mejoran la vida

¿Qué necesitan realmente los científicos para ayudarlos a descubrir nuevos medicamentos que salvan vidas? Realidad virtual

Cielo azul, surcado de nubes, una extensión interminable de red sobre la que pararse, y una molécula masiva: en el mundo virtual que descubre las drogas, por primera vez, los científicos pueden acercarse a las drogas que diseñan. Agarrando una molécula virtual, flotando en el espacio frente a ellos, usando dos manos en forma de garra con el mango del sable de luz, el químico puede acercarse lo más posible para alcanzar la estructura deseada tan físicamente (meta) como sea posible.

La compañía de descubrimiento de fármacos C4X Discovery (C4XD) ha desarrollado su propia herramienta de realidad virtual, 4Sight, para ayudar a su químico a visualizar la estructura de moléculas complejas y encontrar nuevos fármacos. C4XD está desarrollando nuevos medicamentos para enfermedades como el cáncer y la adicción crónica; la empresa trabaja, por ejemplo, con la empresa farmacéutica Indivior.

Los bioquímicos de C4XD hoy en día utilizan tecnología de realidad virtual para desarrollar medicamentos que tratan afecciones respiratorias y enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y la demencia. La compañía usó su base de datos increíblemente detallada en su trabajo y simplemente colaboró ​​con Invidior para tratar de desarrollar un medicamento que trate la adicción. Esta base de datos registra un nivel inusualmente alto de información sobre cada molécula de fármaco, las diferentes formaciones que toma y la frecuencia con la que las toma. Pero en los últimos seis meses, los químicos de la compañía han comenzado a usar 4Sight para desarrollar nuevos medicamentos.

“Comenzar a usar la realidad virtual ha sido bastante transformador, porque de repente las moléculas se vuelven parte de mi mundo y puedo manipularlas en el espacio justo frente a mí, como lo haría al comparar dos naranjas y dos manzanas”, dice Thorsten Nowak. C4XD. Con la plataforma de realidad virtual, el descubrimiento de drogas “se ha vuelto lo más visual posible”.

Nowak dice que los químicos tienden a ser personas orientadas visualmente, pero su trabajo imaginativo como científicos está limitado por el hecho de que no pueden visualizar moléculas en detalle. En el pasado, al igual que otros científicos, usaban modelos de plástico de “bola y pegamento” para representar drogas. Pero estos eran estáticos; Ahora, con la nueva tecnología, pueden ver la molécula justo frente a ellos, así como la variedad de formas que podría adoptar. Desde que comenzaron a trabajar con 4Sight hace seis meses, comparando posibles moléculas de fármacos, ha actuado como un estímulo para la imaginación visual necesaria para diseñar fármacos.

“Si ves la televisión, puedes ver toda la acción, pero nunca eres parte de ella”, dice Nowak. “[Using VR], las moléculas casi se vuelven parte de su mundo. Entonces, es como participar directamente. Puedes manipularlos como si fueran objetos que forman parte de tu entorno. “

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La tecnología es cada vez más crucial para el equipo biomédico de la empresa. Animados por los resultados que vieron a partir de la información adicional que podían almacenar sobre las moléculas, decidieron hacer más con esta información modelándola en realidad virtual. Al permitir que los científicos vean la estructura de las moléculas con mayor precisión y precisión que en dos dimensiones, la compañía espera poder desarrollar mejores fármacos.

Cerradura y llave

Las moléculas cambian de forma todo el tiempo. En el descubrimiento de fármacos, busque la molécula que tenga la forma correcta con la mayor frecuencia posible. Tener la “forma correcta” significa que es más probable que se unan a la proteína en cuestión, por ejemplo, el receptor de orexina, que gobierna el apetito, y que tratan el problema asociado, además de tener la menor cantidad de efectos secundarios. Si bien las moléculas cambian de forma todo el tiempo, algunas tendrán la forma correcta con más frecuencia que otras, y eso es lo que desea encontrar.

Craig Fox, director científico de C4XD, utiliza la analogía del “bloqueo” para delinear esto. “Hay un bloqueo dentro del cuerpo, que es la proteína a la que se dirige el fármaco; los fármacos generalmente se dirigen a una proteína del cuerpo”, dice. Trate de encontrar la mejor clave para unirse a esa proteína. La idea es luego trazar un mapa de la estructura de la proteína, observando las “claves conocidas” que se unen y tratan con éxito. Es posible que estas claves conocidas no funcionen muy bien, pero aún así interactúan. Este es su punto de partida; desde aquí, refina.

Puede utilizar estos patrones inexactos para imaginar lo que podría hacer la mejor “llave” en un mundo ideal, tratando la enfermedad con mayor precisión y provocando menos efectos secundarios. En el caso de la orexina, desea un medicamento que interrumpa su apetito, pero que no lo confunda con la vigilia. Los químicos trabajan con la creencia de que una formación específica de la molécula (llamada “conformación” en la que los átomos de una molécula giran alrededor de un enlace químico para formar estructuras sutilmente nuevas) podrá hacer esto: se une al receptor, pero sin problemas con otras funciones.

Siempre es un proceso de prueba y error, desde las primeras iteraciones hasta posibles estudios de fármacos, para encontrar qué molécula funciona mejor. C4XD dice que su tecnología de realidad virtual, junto con el mayor detalle que tienen sobre cada molécula y sus formas, reducen su margen de error en el proceso de descubrimiento de fármacos: las fases experimentales antes de que un fármaco se pruebe en humanos.

El desarrollador principal de la herramienta 4Sight, Philip Muwanga, que proviene de un entorno de diseño de juegos en Ninjar Studios y Pixelbomb Games, pero quería pasar a un trabajo que ayudara a la gente, tuvo que tomar un curso lleno de baches en ciencia complicada que es la base de la descubrimiento de fármacos para crear algo que sea útil para los científicos de C4XD.

Una vez que han invertido el modelado de la molécula perfecta, los científicos pueden entrar en la “bolsa de proteínas”, el receptor molecular al que se une la molécula. En la realidad virtual, esta proteína se describe como una disposición compleja de células sanguíneas redondas, en comparación con la estructura más alargada del fármaco. El químico puede magnificarse tanto que en realidad puede estar dentro, mapeando la molécula con la estructura para tratar de obtener el ajuste correcto.

El equipo detrás de 4Sight también está tratando de crear “sonicación molecular” que agregaría sonido al proceso de modelado de moléculas (imagine una serie de estallidos y clics satisfactorios) para ayudar a gamificar el descubrimiento de fármacos en la continuación. Muwanga dice que Microsoft Hololens aún no está lo suficientemente desarrollado, pero que eventualmente este proceso se haría idealmente en AR, para que los científicos puedan trabajar juntos para diseñar nuevos medicamentos.

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