Ontwerpen van medicijnen in een War Room

Het proces van drug design, het ontwerpen van geneesmiddelen, is de laatste paar jaar sterk veranderd. Ook bij?

Bioinformatici kunnen hun werk alleen maar goed doen als ze het biologische probleem, de vraagstelling volledig snappen. Dat betekent dus dat je mensen bij elkaar moet brengen, de onderzoekers in het lab, de mensen uit de kliniek en de bioinformatici", zegt Jacob de Vlieg van geneesmiddelenproducent Organon in Oss. Daarom is bij N.V. Organon een speciale kamer ingericht met grote schermen die 3D modellen en andere experimentele gegevens van mogelijke medicijnen laten zien inclusief snelle communicatielijnen naar collega onderzoekers in het buitenland.

 

 

Geneesmiddelen ontwikkelen

Jacob de Vlieg is Chief Information Officer Research & Development (CIO R&D) en hoofd Molecular Design & Informatics bij Organon. Hij werkt mee aan de ontwikkeling van geneesmiddelen voor onder meer onvruchtbaarheid, reuma, ziekten van het centrale zenuwstelsel en producten voor het reguleren van de vruchtbaarheid (zoals 'de pil'). Door de opkomst van de computer en de bioinformatica is zijn werk in het farmaceutisch onderzoek de laatste jaren sterk veranderd.

 

Tussen 'nat' en 'droog'

Voorheen bedacht men in het laboratorium een experiment. Dat leverde meetgegevens op, die vervolgens werden geanalyseerd. Als het te complex werd, haalde men er een statisticus of bioinformaticus bij. Deze manier van werken kunnen de onderzoekers echter niet meer volhouden met genomics experimenten, zoals het werken met microarrays. Met een microarray meet je tegelijkertijd de activiteit van duizenden genen in een weefsel en dat levert al snel enorme hoeveelheden gegevens. Bovendien blijkt de mens en de biologie nog ingewikkelder in elkaar te zitten dan al werd gedacht.

De Vlieg: "Als je van te voren niet goed bedenkt hoe je de uitkomst van je experiment wilt verwerken, wordt het onmogelijk antwoorden op je vragen te krijgen. Daarom zijn bioinformatici tegenwoordig al ver vóór een experiment in het lab bij het onderzoek betrokken. Ze denken mee hoe het experiment het beste uitgevoerd kan worden voor een optimale analyse achteraf. Na het natte experiment in het lab, worden de resultaten droog verwerkt en verder getest met de computer. Dat levert dan weer nieuwe experimenten op voor onderzoekers in het laboratorium, enz. 'Natte' en 'droge' onderzoekers, werken zeer nauw samen."

 

 

War Room

Om alle disciplines, chemici, biologen, farmacologen en bioinformatici goed met elkaar te laten communiceren, is bij Organon een speciale kamer ingericht. Hier kunnen moleculen in 3D op een groot scherm worden getoond, voor iedereen goed zichtbaar. Onderzoekers in de VS kunnen via camera's en schermen mee vergaderen. De kamer staat bij de medewerkers bekend als de 'WAR Room'.

 

Gegevens patiënt

"Naast slimme analyse en het ontwerpen van experimenten, zijn bioinformatica onderzoekers ook goed in het combineren van verschillende soorten gegevens. Veel eerder dan voorheen betrekken we nu ook gegevens uit de kliniek, de patiëntengegevens, bij ons onderzoek. In de eerste jaren van het genomics-onderzoek waren we te eenzijdig gericht op het vinden van nieuwe aangrijpingspunten voor medicijnen (drug targets)", aldus De Vlieg. "Nu kijken we steeds meer naar het totaalplaatje."

 

De werking van veel stoffen is ooit al eens getest in dierlijke of menselijke cellen, in proefdieren of soms ook al in patiënten. De resultaten van deze onderzoeken zijn beschreven in de wetenschappelijke literatuur. Er zijn gespecialiseerde bedrijven die deze informatie met slimme software doorspitten en toegankelijk maken. De Vlieg: "Als je van een bepaalde groep stoffen al weet dat ze pijn bij reuma kunnen verminderen, is het logisch om juist van deze stoffen de binding aan reuma gerelateerde eiwitten te onderzoeken. Ook bij Organon maken we intensief gebruik van het combineren van bestaande gegevens tot nieuwe ideeën."

 

Drug Design

Zodra een kandidaat-geneesmiddel gevonden is, moet deze nog worden verbeterd. Het doel is om de werking te optimaliseren en de bijwerkingen zo gering mogelijk te maken. Bovendien moet de stof in staat zijn om de juiste plaats in het lichaam te bereiken. Bij al die stappen zijn bioinformatici betrokken. Zij rekenen door welke genen en eiwitten interessante aangrijpingspunten zijn voor een nog te ontwikkelen geneesmiddel, en zij speuren in enorme databases naar stoffen die kunnen binden aan een van de interessante eiwitten. Ten slotte zijn het bioinformatici die de binding tussen eiwitten en remmende stoffen driedimensionaal kunnen weergeven en analyseren. Dat leidt weer tot adviezen voor aanpassing van de stof. Chemici in het lab zijn vervolgens verantwoordelijk voor het maken (synthetiseren) van een kleine hoeveelheid van de aangepaste stof, zodat de werking ervan ook in het lab getest kan worden door pharmacologen en biologen. Het gaat steeds meer om intensief teamwork tussen  natte en droge wetenschappers. Het gehele proces noemen De Vlieg en zijn collega's in Oss en Nijmegen Knowledge-Driven Drug Design . De rol van de computer is hierbij niet meer weg te denken.