फुजित्सु ने एक नई आणविक मॉडलिंग तकनीक बनाई है

नई दवाओं का विकास बड़े वित्तीय निवेशों के साथ जुड़ा हुआ है और एक दशक से अधिक समय तक रह सकता है। यही कारण है कि वैज्ञानिक ड्रग्स बनाने के होनहार तरीकों की लगातार खोज कर रहे हैं। ऐसी ही एक तकनीक है कंप्यूटर सिमुलेशन तकनीक। आईटी ड्रग डेवलपमेंट की काफी संभावनाएं हैं, क्योंकि यह दृष्टिकोण आपको वर्चुअल केमिकल बनाने और कंप्यूटर मॉडल पर उनकी प्रभावशीलता का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है। Fujitsu ने आणविक मॉडलिंग तकनीक विकसित की है जो नए रसायनों के मॉडलिंग चरण के दौरान त्रुटियों की संभावना को 10 गुना कम कर देता है। इस लेख में हम इसके बारे में विस्तार से बात करेंगे।


दवा के रूप में एक रसायन का प्रभाव तब दिखाई देता है जब वह लक्ष्य प्रोटीन से बंध जाता है। इस मामले में, पदार्थ लक्ष्य प्रोटीन के आकार के अनुसार अपना आकार बदलता है। परिवर्तन का स्तर सीधे पदार्थ और प्रोटीन के बंधन के संबंध * से संबंधित है और आपको दवा की प्रभावशीलता का एक सामान्य विचार प्राप्त करने की अनुमति देता है। शोध की प्रक्रिया में, वैज्ञानिकों के लिए इस संकेतक की सटीक भविष्यवाणी करना बहुत महत्वपूर्ण है।

एक रासायनिक पदार्थ में परिवर्तन के स्तर की गणना करने के लिए क्वांटम या न्यूटोनियन यांत्रिकी के सिद्धांतों पर आधारित विधियों का उपयोग किया जाता है। क्वांटम यांत्रिकी पर आधारित गैर-आनुभविक गणना उच्चतम सटीकता प्रदान करती है, जो परमाणुओं के प्रकार और स्थिति के आधार पर इलेक्ट्रॉनों की स्थिति का विश्लेषण करती है। हालांकि, इस तरह के अध्ययन के कार्यान्वयन में बहुत लंबा समय लगता है। इस पद्धति का उपयोग करके रसायनों में परिवर्तन के स्तर का सटीक मॉडलिंग में वर्षों का समय लगता है, जो इसे व्यावहारिक उपयोग के लिए अनुपयुक्त बनाता है।

इसके विपरीत, आणविक मॉडलिंग पर आधारित अनुमानित गणना विज्ञान में बहुत तेज और व्यापक है। वे परमाणुओं के बीच बातचीत की ताकत की गणना करने के लिए न्यूटोनियन यांत्रिकी के सिद्धांतों का उपयोग करते हैं और प्रोटीन सहित बड़े अणुओं की स्थिति की पहचान करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

न्यूटोनियन यांत्रिकी के दृष्टिकोण से, परमाणुओं के बीच उत्पन्न होने वाली ताकतों को निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:

1. एक बल की तरह जो दो बाध्य परमाणुओं के बीच की दूरी पर निर्भर करता है;
2. एक बल की तरह जो तीन बाध्य परमाणुओं के बीच के कोणों पर निर्भर करता है;
3. एक बल की तरह जो बंडल में मरोड़ के स्तर पर निर्भर करता है;
4. एक बल की तरह जो अनबाउंड परमाणुओं के बीच की दूरी पर निर्भर करता है।

जब एक रसायन एक लक्ष्य प्रोटीन के लिए बाध्य होता है, तो लिगामेंट टॉर्सन का स्तर विरूपण की डिग्री को दर्शाता है। हालांकि, मौजूदा प्रौद्योगिकियों का उपयोग करते समय, डायहेड्रल कोण का निर्धारण करने की सटीकता, लिगमेंट के मोड़ की गणना करने के लिए आवश्यक मूल्य काफी कम है, जो बाध्यकारी आत्मीयता का निर्धारण करने में कम सटीकता की समस्या का कारण बनता है।


आरेखीय कोण (परमाणुओं A, B और C के समतल और परमाणुओं B, C और D के समतल द्वारा गठित कोण)

फुजित्सु के विकास का सार क्या है?

Fujitsu एक दशक से अधिक समय से आणविक मॉडलिंग विकसित कर रहा है। संचित अनुभव का उपयोग करते हुए, कंपनी के वैज्ञानिकों ने एक ऐसी तकनीक बनाई है जो न केवल जंक्शन बिंदुओं को ध्यान में रखती है जिसमें मरोड़ होता है, बल्कि एक दूसरे पर आसन्न परमाणुओं का प्रभाव भी होता है।

मौजूदा तकनीक एक बॉन्ड और अन्य परमाणुओं में 4 से 2 परमाणुओं की स्थिति के आधार पर डायहेड्रल कोणों के मूल्य का अनुमान लगाती है, जिनसे ये परमाणु जुड़े होते हैं। हालांकि, अणु की संरचना के आधार पर, ऐसे मामले होते हैं जब उन 4 परमाणुओं को शामिल नहीं किया जाता है जो पड़ोसी लोगों पर बहुत प्रभाव डालते हैं और ऐसे मामलों में गणना में त्रुटियों की संभावना अधिक होती है।

फुजित्सु विशेषज्ञों ने उन मामलों के लिए मूल्यांकन सूत्रों का एक डेटाबेस बनाया है जहां बांड से दूर स्थित परमाणुओं का प्रभाव मौलिक रूप से महत्वपूर्ण है। उपयुक्त मूल्यांकन सूत्र का उपयोग करके, आप अब आणविक मरोड़ का सटीक मूल्यांकन कर सकते हैं, जो पहले नहीं किया जा सकता था।


आणविक संरचना का उदाहरण: 3- (मिथाइलमिनो) पाइरोजोल

फुजित्सु द्वारा इस तकनीक को विशेष सॉफ्टवेयर के साथ एकीकृत करने के बाद, प्रयोगशाला में नए डिजाइन की गणना की सटीकता का अध्ययन किया गया था। Fujitsu ने गैर-अनुभवजन्य गणना के माध्यम से प्राप्त परिणामों की तुलना करते हुए और त्रुटि गुणांक की गणना के साथ 190 प्रकार के रसायनों के लिए इस तकनीक का मूल्यांकन किया। अध्ययन ने यह साबित करना संभव बना दिया कि पहले इस्तेमाल की गई तकनीक की तुलना में एक नए विकास के मरोड़ के स्तर का आकलन करने में त्रुटियों की संभावना औसतन 10 गुना कम है।

व्यावहारिक अनुप्रयोग

190 प्रकार की रासायनिक संरचनाओं का उपयोग करके डायहेड्रल कोण पैरामीटर अनुमान

लक्ष्य प्रोटीन और रसायनों के बंधन संबंध को निर्धारित करने के लिए एक नई विधि पहले से इस्तेमाल किए जाने वाले सामान्य एम्बर बल फील्ड 1.8 (जीएएफएफ 1.8) प्रौद्योगिकी की तुलना में बहुत अधिक सटीक माप परिणाम दिखाती है। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि इसका व्यावहारिक कार्यान्वयन मौलिक रूप से नई दवाओं का निर्माण करेगा। फुजित्सु भी इस तकनीक को अपनी दवा विकास सेवा में शामिल करने की योजना बना रहा है।

* थर्मोडायनामिक विशेषता मात्रात्मक रूप से पदार्थों के परस्पर क्रिया की ताकत का वर्णन करती है