Infobazy 2011 - streszczenia

O szczególnych problemach budowy oraz eksploracji baz danych w projektowaniu leków

Zdzisław S. Hippe1

       1Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania,  Instytut Informatyki Biomedycznej,.

Sucharskiego 2, ul. 35-225 Rzeszów

W programach operacyjnych Unii Europejskiej, dotyczących rozwoju baz danych, zasobów informatycznych nauki oraz wdrożeń zaawansowanych aplikacji i usług te­leinformatycznych dla środowiska naukowego (a także przemysłowego), istotną ro­lę odgrywają problemy projektowania leków. Związane jest to między innymi z za­an­gażowaniem ogromnego potencjału intelektualnego oraz kapitałowego mię­dzy­na­ro­dowych korporacji przemysłowych, w rozwiązywanie problemów projek­to­wania le­ków. Wydaje się jednak, że potencjał ten często nie nadąża z realizacją bieżących wy­z­wań, spowodowanych stale zwiększającą się liczbą starzejącej się ludności (wyma­gającej nowych, szczególnego rodzaju leków), a także z odkry­waniem nieznanych scho­rzeń,  czy na przykład tworzeniem się bakterii-mutantów,  odpornych na dostępne antybiotyki. Postępy w projektowaniu leków (we wszystkich etapach wspomaganym zaawan­so­wanymi narzędziami informatycznymi) są uzależnione dostępu do spec­ja­lizowanych baz danych [1-4], gro­ma­dzą­cych in­formacje o właściwościach sub­stancji chemi­cz­nych, ich bu­dowie strukturalnej, metodach otrzy­my­wania, zas­trze­żeniach pa­ten­to­wych, a także o metodach ich syntezy. Bazy te, sto­sowane w krajach Unii Euro­pejskiej (a także w USA), zostaną omówione na tle zwięźle skomentowanego ty­po­wego cyklu badań nad no­woczesnym projek­towaniem le­ków o zdefiniowanych właś­ciwościach, przy czym zostaną szczególnie zaak­centowane przyczyny ogromnych tru­d­ności wy­szu­kiwania niezbędnych in­formacji o związkach oraz  reakcjach chemi­cz­nych. Trudności te wy­nikają głównie z liczności analizowanych obiektów (ponad 12 mi­lionów zna­nych związków orga­nicznych, kilka milionów zarejestrowanych re­ak­cji). Problemy te zos­taną zilus­tro­wane przykładami analizy strukturalnej, w aspekcie wyk­rycia obecności w proje­k­towanej strukturze pewnych specyficznych fragmentów (zwanych pod­strukturami), wa­run­ku­jących powodzenie ukierun­ko­wanej syntezy. Kluczowym e­le­mentem wykładu, przedstawionym po raz pierwszy w cyklu kon­Fe­rencji naukowych Infobazy, będzie omó­wienie jednego z największych osiągnięć współczesnej nauki, mianowicie macie­rzo­wego modelu chemii konstytucyjnej oraz jego zastosowań w ba­daniach nad pro­jek­towaniem nowych leków [5]. Model ten umożliwia projektowanie syntez chemicznych, stosując formalizmy zas­tępujące ty­pową organizację informacji w bazach danych o reakcjach, nazwane przez twórcę modelu generatorami reakcji. W końcowej części artykułu zostaną omówione  wyb­ra­ne rozszerzenia wspomnianych formalizmów [6], w tym wykorzystujące zas­to­so­wa­nia róż­nych metod uczenia maszynowego [7].  

[1] https://www.reaxys.com/info/.

[2] http://www.chem.ox.ac.uk/it_lectures/dpsept95/reaccs.html.

[3] http://www.cas.org/.

[4] http://www.spresi.com/.

[5] I. Ugi: Top.  Curr. Chem. 1973(39)19.

[6] J.C.J. Bart, E. Garagnani: Z. Naturforsch. 1976(31B)1642, 1977(32B)455,  1977(32B)465,  

      1977(32B)678.

[7] J.W. Grzymała-Busse, W.J. Grzymała-Busse, Z.S. Hippe, W. Rząsa:

      Control and Cybernetics 39(No. 2, 2010)1-18.