在CCDC,化学和​​AI结合起来,以解决covid-19

作为公司的CEO 剑桥晶体中心, 高级会员和校友 于尔根哈特(化学博士,1998)是领导努力寻找药物靶covid-19。

金对接解决方案的一对已知抑制剂的成3C样covid-19的蛋白酶(PDB条目:4mds)

于尔根哈特有足够的理由在欧胜(化学,1998年),回头深情地在他的时间作为一个博士生。他不仅是活跃在各个大学的社会,并享受在大学的社会活动(特别是大学生吧),但它也是在那里他遇到了他未来的妻子,凯瑟琳博士 恩戈齐 哈特(博士精神病学,1998)。他们在2003年夏天结婚。

夫妻俩都保持了欧胜的连接,与朋友,其中包括欧胜的校友遍布世界各地转了一圈,他们都成为了高级成员在2003年用大量他的工作所需要的国际旅行,于尔根没有花多少时间在大学里,他会喜欢,但近年来夫妻俩已经制定赶回来参加讲座和参加其他高级成员吃饭。但将不得不等待。现在,于尔根是在努力战斗covid-19的活性。

校友的Jürgen哈特(博士化学,1998年),CCDC的CEO。
校友的Jürgen哈特(博士化学,1998年),CCDC的CEO。

化学在covid-19的时间

一旦他完成了他的博士,于尔根了在生命科学行业的一系列角色,包括业务开发和数字化改造。在2018年7月,他成为公司的CEO 剑桥晶体学数据中心(CCDC)。冠状病毒大流行期间,该中心已重定向的一些 它的 资源在全球范围内帮助研究人员谁正在寻找covid-19潜在的治疗。

该CCDC成立于1965年,是一个注册的不以营利为目的的组织,密切联系188体育平台。在它的心脏是庞大的剑桥结构数据库(CSD),近100万的有机和金属有机晶体结构的数据库。 该结构可以被看作是三维模型,包括他们的化学和物理特性的信息。他们是在众多行业,包括医药,农药和生物技术感兴趣的学者和研究人员。

该中心还开发了软件工具,以帮助研究人员探索惩教署。在他们之中是发现套件,它是由一个内部的科研小组运行,并包含一个名为金工具,它代表“基因优化的配体对接”。黄金可以让研究人员找到其中的小分子称为配体可以“对接”或依附于蛋白质的结合位点。当配体成功地码头,它创建可被测量,确定结合位点作为药物的潜在靶标生物活性信号。

尽管黄金已经有一段时间的发展,它的重点是对铅优化;对少数有希望的候选药物以实现高度精确的预测,于尔根说。但是在计算通过云提供的功率的增加,潜在规模达黄金屏幕数以百万计的化合物的应用高通量对接变得明显,而资源投入到发展这种能力。这被证明是有益的,当出现covid-19。

“我开始意识到冠状病毒的直线距离,而我知道我们曾与所有的化学数据和软件,我们的发挥研究中的作用,说:”于尔根。 “我是12月在新加坡举行的亚洲晶会议,这是很清楚什么在武汉发生的事情。来自亚洲其他国家的同事已经处于高度警惕;他们知道什么时候流行罢工做什么。我回到剑桥说,我们必须得在这方面努力的时候了“。

在一月份,中国科学家确定的主要蛋白酶的晶体结构 SARS-COV-2称为 MPRO,该病毒需要自我复制的酶。 CCDC科学家们在评估已建议的全球专家超过4,000潜力的化合物帮助别人。这些努力的结果已经免费提供。球队也一直在努力创造新的药物的想法在188体育平台和谢菲尔德大学的大学与研究人员提交到这项工作中的协作。在这种背景下,产生了数百万合成获得的电势的化合物的 在硅片,对接和评分。从这个过程中产生的最有希望的候选人,然后再评估,并在实验室测试中提交的检测。世界各地的许多其他团体有类似的努力使用的金。

与团队致力于covid-19大流行中心的20%,还有其他几个项目正在进行中。 CCDC的研究人员正在冲刷文献追踪感兴趣的任何小分子药物,和 使这些提供给研究人员 在学术界和工业界。和其他研究人员正在寻找在不同的蛋白质 SARS冠状病毒2型病毒。

于尔根说,“我们也在寻找在MPRO蛋白,这表明它的结构可塑性的几个其他结构的解释。” 病毒的结构,首先由一组中国研究人员的描述:它是非常相似,从以前的非典疫情相关的结构。采用这种结构,一队在 金刚石光源在牛津郡的英国国家同步加速器设施,进行了筛选片段程序,观察为小片段的结合位置可在打开通知药物设计。其他人也纷纷发表势必潜在抑制剂病毒的结构。由于大流行的紧迫性,研究人员已经正确地推行了这一信息很快出来 - 但是这导致了一些不准确。该中心一直热衷与它的合作伙伴合作,提供改进的车型。

“如果病毒的结构不正确,则说明人不会做正确的研究,并下车在错误的轨道上,”他说。

"金对接解决方案的一对已知抑制剂的成3C样covid-19的蛋白酶(PDB条目:4mds)"
金对接解决方案的一对已知抑制剂的成3C样covid-19的蛋白酶(PDB条目:4mds)

AI的力量

人工智能也有助于该中心的数据的准确性。 “我们一直在使用机器学习约10年,我们的各种软件包,说:”于尔根。 “黄金使用遗传算法自优化配体 - 蛋白质对接发生的方式。越码头,效果越好随着时间的推移“。

中心已加入 postera covid的大胆启动来自学术界和工业界的一个国际科学家小组试图研制药物来打击covid-19。 postera还使用机器学习来加快发展,基于感兴趣的分子化合物的测试。的大胆是来自世界各地的服用分子的意见,然后所有的这些建议都是通过黄金运行,看看他们是很好的候选人进入药物开发的工作流程。

“我们的数字,这是一项国际努力,战胜病毒,我们一定要利用我们所拥有的,在这个问题抛出。他们需要我们的数据做一个更好的工作与艾。 AI和良好的数据的组合最终战胜这个东西,说:”于尔根。 “我们正试图击败药物化学家的大脑。人的心灵的创造力是无法比拟的,但什么样的AI算法可以处理量为好。所以我觉得机器将与这一个可以获胜。”

在家工作(和教育)

由于大流行开始,于尔根采取了他的75队了他们在剑桥的中心局,他们都从家里与他们的同事一起工作,一起在美国。

“这是给在家工作的模型有很大的转变,说:”于尔根。 “但我们还没有真正漏了一拍,因为我们可以远程控制中心,我们使用的是大学高性能计算机群来运行我们的软件。”

除了他与covid,于尔根的努力和凯瑟琳也在家教育,但他也承认,这是凯瑟琳谁是小学教师(“我有点进出餐厅的悬停时,我的孩子们坐在自己的笔记本电脑。 “)

夫妻俩都期待着回来上大学时,法规允许,并于尔根特别期待与简·克拉克交谈化学。

“你在简·克拉克一个伟大的新总裁 - 嗯,没那么新了,”他说,”我记得她从化学系。我喜欢欧胜在它的本质,因为我是一个学生也没有改变。它还有什么我总是很喜欢它,是这样一个国际社会这样一个伟大的学术氛围“。

主图像:针对以黄色突出显示的covid-19 M-亲蛋白酶抑制剂键绑定点。如鉴定CCDC赞助博士生米哈埃拉smilova(牛津)和彼得·柯伦(剑桥,UCB)

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