Schnellverfahren für Medikamentenentwicklung bedient ungedeckten medizinischen Bedarf
„Wir beginnen bei der Identifikation neuartiger Virostatika mit breitem Wirkungsspektrum und bewerten Billionen Moleküle im Hinblick auf dutzende virale funktionale Ziele.“
Industrie und Wissenschaft stoßen immer wieder auf bestimmte, wesentliche Rechenaufgaben, an deren Lösung sich klassische Supercomputer die Zähne ausbeißen. Zu den Beispielen für derart komplexe Herausforderungen zählen die Optimierung von Verkehrsflüssen sowie fundamentale numerische Probleme in der Chemie und der Physik, die bei der Entwicklung neuer Medikamente und Materialien auftreten. Bis ein neues Arzneimittel alle Entwicklungsstufen durchlaufen hat – von der Entdeckung der Wirkstoffe über klinische Studien bis hin zur behördlichen Genehmigung – können mehr als 13 Jahre ins Land gehen. Und diese Betrachtung berücksichtigt noch nicht die äußerst geringe Erfolgsrate des Prozesses: weniger als 10 % der klinischen Studien sind erfolgreich, nur 1 von 5 000 Arzneimitteln gelangt auf den Markt. Zudem eignen sich die erhältlichen Medikamente oft nur für eine bestimmte Gruppe von Menschen. Diese Ineffizienz und die geringe Erfolgsrate tragen dazu bei, dass die Entwicklung neuer Arzneimittel derart teuer ist. Das LIGATE-Projektteam setzt bei der Lösung dieser Probleme auf jüngste Fortschritte bei künstlicher Intelligenz, Modellierung und Simulationsplattformen. „Derartige Rechenressourcen und fortschrittliche Maschinenalgorithmen standen bisher noch nie zur Verfügung – wir setzen diese nun wirkungsvoll ein“, sagt Andrea Beccari, Abteilungsleiter beim biopharmazeutischen Unternehmen Dompé farmaceutici, der mit der Koordination der Supercomputing-Plattform https://www.dompe.com/en/dompe-stories/exscalate-il-futuro-%C3%A8-gi%C3%B9-qui (EXSCALATE betraut ist. „Unser Ziel ist eine vollständig integrierte Supercomputing-Plattform für die Arzneimittelentwicklung, die nicht auf Informatikfachkräfte ausgerichtet ist, sondern auf die Forschenden, die sie benötigen, um ihre Theorien viel schneller zu überprüfen.“ Die Konsortiumsmitglieder versprechen nichts Geringeres als „die höchste Geschwindigkeit und Präzision“ bei der Nutzung ihrer Plattform. Im Notfall – wie ihn die Forschung kürzlich mit COVID-19 erlebte – komplettiert das System sogar In-silico-Kampagnen für die Medikamentenentwicklung in weniger als einem Tag. Anders als aktuelle Systeme berücksichtigt LIGATE umfassend die Komplexität einer Krankheit sowie entsprechende systemische Störfaktoren. Dank der Plattform werden auch weniger Tierversuche nötig sein, was einen weiteren zentralen Pluspunkt darstellt. „Wir beginnen bei der Identifikation neuartiger Virostatika mit breitem Wirkungsspektrum und bewerten Billionen Moleküle im Hinblick auf dutzende virale funktionale Ziele (Helikase, Polymerase, Protease usw.)“, erklärt Beccari. „Die besten Verbindungen werden dann experimentell validiert.“ Lückenlose Projektergebnisse werden erst Ende 2023 verfügbar sein, aber Durchbrüche von ANTAREX – das einen potenten Zikavirus-Hemmer identifiziert hat – wie auch EXSCALATE4CoV – welches das Osteoporosemedikament Raloxifen erfolgreich zur Behandlung entzündlicher Prozesse im Zusammenhang mit COVID-19 eingesetzt hat – lassen auf Großes hoffen.
Schlüsselbegriffe
LIGATE, HPC, Hochleistungsrechnen, Supercomputer, Technologien, digitale Souveränität, Quanteninformatik, Innovation, umweltfreundliche Computersysteme, energieeffizient, KMU