Za devatero vrátnicemi v budově B v místnostech Z1X sídlí Laboratoř informatiky a chemie. Studenti doktorského studia Milan Voršilák, Ivan Čmelo a Martin Šícho v ní tvoří utajovanou chemoinformatickou sekci. Jak praví stereotyp: „Správní ajťáci přeměňují kofein na kód.“ Naši tři hrdinové jej však, na rozdíl od běžných ajťáků, mění ve virtuální chemické struktury, které by snad někdy v budoucnosti mohly sloužit jako léčiva.
Proces hledání léčivých látek si je možno představit jako zužující se trychtýř. Na jeho vstupu jsou statisíce sloučenin, a každý stupeň vývoje postupně snižuje jejich počet, až se do klinických studií dostane jen malá hrstka látek. V současnosti vývoj začíná již v počítači, kde je možné rychle a levně navrhnout mnoho chemických látek, které by mohly léčit nejrůznější onemocnění. Hledání těchto potenciálně zajímavých molekul v tzv. chemickém prostoru je předmětem vědní disciplíny, chemoinformatiky, která se zabývá právě aplikací informatiky na chemickou problematiku. Celý chemický prostor má podle některých odhadů velikost až 1060 unikátních molekul, což je asi o 40 řádů větší číslo než odhadovaný počet hvězd ve vesmíru a náš státní dluh dohromady.
Pro systematické procházení chemického prostoru byla u nás ve spolupráci s MFF UK navržena metoda Molpher inspirovaná morphováním fotografií, kdy např. jeden obličej postupně přechází v jiný. Podobně Molpher postupně vytváří mnoho přechodů mezi dvěma chemickými strukturami. Mezistruktury se generují tzv. chemickým morphingem, drobnými změnami vazeb a atomů a umožňují nám tak získat představu o chemickém prostoru ležícím mezi zadanou dvojicí struktur. Pokud jsou tyto zadané struktury aktivní a ovlivňují některý biologický děj, jejich mezistruktury si mohou zachovat některé žádoucí vlastnosti a být taktéž biologicky aktivní. Poznatky o konzervovaných vlastnostech pak lze využít k výběru vhodných kandidátů pro další zpracování.
Samotný počítačový návrh však (alespoň zatím) k úspěšnému nalezení biologicky aktivních látek nestačí a biologickou aktivitu struktur je vždy potřeba experimentálně ověřit. Přestože jsme schopni molekulárním morphingem vygenerovat miliony struktur, testovat jich můžeme z finančních a časových důvodů mnohem méně. Musíme tak vytipovat ty nejvhodnější k nákupu.
Komerčně nedostupné sloučeniny je potřeba syntetizovat, např. za pomoci studentů z VŠCHT. Je však nutno počítat s tím, že mnoho počítačem navržených struktur ani rozumně uvařit nelze :-) Výstupem této fáze je chemická knihovna tisíců sloučenin, do níž je třeba vybírat struktury, které si nejsou vzájemně moc podobné, mají některé specifické skupiny, nebo v počítačovém modelu dobře zapadají do vybraného cílového místa na bílkovině.
Projekt už běží nějakou dobu a tak v blízké době očekáváme experimentální otestování naší chemické knihovny navržené pro steroidní receptory. V mezidobí dále upravujeme Molpher do podoby open-source softwarové knihovny (zdrojový kód k nalezení na GitHub), kterou využije výzkumník i programátor, aby si mohl snadno navrhnout struktury podle vlastního postupu. Software je vyvíjen modulárně tak, aby bylo možné celý proces generování struktur a jejich výběr podle individuální potřeby upravit. Pro vývoj našeho software samozřejmě využíváme agilní metodiky, unit testy a ostatní „free, cool a in“ metody. O těch se můžete dozvědět mnohem více na námi bezostyšně propagovaném oboru Bioinformatika :-)