פרופ’ קרפלוס מאוניברסיטת הארווארד שותפם של פרופ’ אריה ורשל ופרופ’ מיכאל לויט לפרס נובל בכימיה לשנת 2013 אמר את הדברים בכנס “Science in the Age of Experience” שעורכת בימים אלה חברת דאסו סיסטמס בבוסטון.
גילוי תרופות מותאמות אישית יתאפשר רק באמצעות סימולציה כך
אמר אתמול פרופ’ מרטין קרפלוס מאוניברסיטת הארווארד שותפם של פרופ’ אריה ורשל ופרופ’ מיכאל לויט לפרס נובל בכימיה לשנת 2013. קרפלוס אמר את הדברים בכנס “Science in the Age of Experience” שעורכת בימים אלה חברת דאסו סיסטמס בבוסטון. בכנס חברו יחדיו שתי חטיבות של דאסו סיסטמס: SIMULIA ו- BIOVIA.
קרפלוס הוא משתמש ותיק במתודולוגיות סיליקו ובמערכות הסימולציה של דאסו במידול מערכות כימיות מורכבות וריאקציות כימיות. המידול והסימולציה עבר משימוש רק בידי חוקרים בתחומים מתמחים, לזרם המרכזי של הכימיה והביולוגיה המבנית המודרניים. ואכן הדגש של מרצים רבים לאורך הכנס היה על הצורך להבין את המתרחש בכל השכבות מהרמה הקוונטית ועד למוצר או התרופה בעולם המאקרו שאנחנו יכולים לראות, לחוש ולהשתמש. ארבעת התחומים שבהם התמקדו מסלולי הכנס היו הנדסת חומרים, רפואה מדייקת, ייצור מלמטה למעלה והאינטרנט של הדברים.
לדברי קרפלוס, ישנו עניין מדעי נרחב בהבנת מקורו של הכוח הקטליטי של אנזימים ברמה המולקולארית. בעוד השערות תיאורטיות ואף ניסויים וגישה חישובית הם עניין נפוץ, עדיין חייבים לבצע בחינה ביקורתית שלהם. כעת הציגו קרפלוס והחוקרים במעבדתו באוניברסיטת הרווארד סימולציה דינמית המקשרת בין התנודות של המולקולה והריאקציות הכימיות.
לדבריו הטבע יעיל מאוד בשימוש באנרגיה בכל התהליכים הבסיסיים, ולכן אפשר יהיה ללמוד מהסימולציה כיצד ניתן לבצע תהליכים תעשייתיים בצורה יעילה. סריקת יעדים לתרופות היא גם תחום שבו ניתן להסתייע בסימולציה. בהדגמה בהרצאה הוא הראה אנזים האחראי על החזרת הסוכר לדם על ידי התאים הדוחים אותו, ואמר כי השתקת הגן שמבטא את האנזים הזה יכולה לסייע בטיפול בחולי סכרת מסוג 2.
אחת הבעיות הגדולות בתעשיית התרופות היא שאחוז גבוה מאוד מסך התרופות שמתחילות ממולקולה מבטיחה היא שרובן לא מצליחות להגיע או לעבור את שלב הניסויים הקליניים, בין אם בשל רעילות (חשוב שהתרופה תטפל בבעיה הרפואית ולא תהרוג את החולה קודם לכן.
אם בשנות החמישים ניתן היה לפתח 50-60 תרופות במיליארד דולר, היום אי אפשר לפתח אפילו אחת. שיטות לגילוי שיטות למציאת LIGANDS השתפרו מאוד, אך הם הובילו בפועל לירידת היעילות של התהליך. ניסוי בסימולציה של כל התהליכים הכימיים – מהרמה הקוונטית (קפיצות ותנודות) ועד לרמת ההשפעה על הגוף ולגלות מהן התרופות הלא רעילות כבר במחשב ולחסוך גם זמן וגם הרבה כסף.
בהמשך דיבר פרופ’ קרפלוס על תרופות מותאמות אישית ועל הצורך לנתח גנום של אוכלוסיה גדולה כדי לפתח תרופות שיתאימו לפרופיל מסויים של חולים ולא להמונים כפי שהיום, דבר שמוביל לשיעור ריפוי נמוך, הגם שכל הזמן יוצאות תרופות חדשות לסוגים רבים של סרטן, הן היו יכולות להיות יותר יעילות אילו יינתנו לאלו המתאימים להם מהבחינה הגנטית. גם כאן סימולציה יכולה לעזור, כי ניתן לגייס את מדעי הנתונים ולאפשר ניתוח של הגנומים.
קרפלוס, שהתפרסם לאחר שפיתח תוכנה לסימולציה של מולקולות ביולוגיות גדולות ביחד עם אריה ורשל ומיכאל לויט, ממשיך עד היום לשתף פעולה עם פרופ’ ורשל, הוא משתמש ותיק של מערכות הסימולציה של דאסו על גלגוליהם השונים מזה כשלושים שנה. מנכ”ל דאסו סיסטמס, ברנרד שרלס, אמר כי הפיתוחים של פרופ’ קרפלוס בתחום הביולוגיה המולקולרית מביאים עד היום תמלוגים לאוניברסיטת הארווארד מכל תוכנה שמכילה את התרומות שלו. לדברי שרלס (שנביא בהרחבה בכתבה נפרדת), שותפות של האקדמיה בפיתוח סימולציות לתחומי המדע השונים חשובה, משום שסימולציות מדעיות ותעשייתיות צריכות להכיל את כל המידע האפשרי על התופעה הנחקרת. לדבריו עקב הירידה בשיעור התרומות לאוניברסיטאות זה יכול להיות אפיק הכנסה טוב עבורם וגם לסייע בקידום הידע האנושי.
עוד בנושא באתר הידען:
