در دهههای اخیر، تحول دیجیتال و توسعه علوم داده نقش چشمگیری در صنعت داروسازی ایفا کرده است. کاربرد بیوانفورماتیک در طراحی دارو به عنوان یکی از مهمترین پیشرفتهای علمی، مسیر کشف و توسعه مولکولهای درمانی را متحول کرده است. طراحی دارو با روشهای بیوانفورماتیکی امکان تحلیل دادههای ژنومی، پروتئومی و ساختاری را فراهم میکند و اهمیت بیوانفورماتیک در فرایند طراحی دارو را به سطحی راهبردی رسانده است. این رویکرد برای شرکتهای فعال در حوزه تجهیزات تحقیقاتی و آزمایشگاهی، از جمله مجموعههایی مانند سایت الکتروفارمد، اهمیت ویژهای دارد زیرا زیرساختهای آزمایشگاهی باید همسو با فناوریهای محاسباتی توسعه یابند.
علم بیوانفورماتیک چیست؟
بیوانفورماتیک علمی میانرشتهای است که زیستشناسی مولکولی، علوم کامپیوتر، آمار و ریاضیات را برای تحلیل دادههای زیستی ترکیب میکند. کاربرد بیوانفورماتیک در طراحی دارو به طور مستقیم از توانایی این علم در تحلیل توالیهای DNA، RNA و ساختار پروتئینها ناشی میشود. طراحی دارو با روشهای بیوانفورماتیکی مبتنی بر شبیهسازیهای مولکولی و مدلسازی ساختاری است که نقش کلیدی در کشف داروهای هدفمند ایفا میکند.
حوزههای اصلی بیوانفورماتیک
- ژنومیکس (Genomics)
- پروتئومیکس (Proteomics)
- مدلسازی ساختار سهبعدی پروتئینها
- آنالیز دادههای NGS
- تحلیل شبکههای زیستی
خواندن مقاله
آینده صنعت داروسازی: پیشبینیها و چشماندازها میتواند در روشن سازی مسیر سالهای آینده صنعت داروسازی، به شما کمک کند.
ابزارهای کلیدی مورد استفاده
- پایگاههای داده توالی مانند GenBank
- پایگاههای ساختاری مانند PDB
- الگوریتمهای همترازی توالی (BLAST)
- مدلسازی همولوژی
اهمیت بیوانفورماتیک در فرایند طراحی دارو به دلیل توانایی آن در کاهش زمان و هزینه
توسعه دارو بهطور گسترده پذیرفته شده است.
روشهای طراحی دارو
کاربرد بیوانفورماتیک در طراحی و
تولید دارو عمدتاً در چارچوب دو رویکرد اصلی انجام میشود: طراحی مبتنی بر ساختار و طراحی مبتنی بر لیگاند. طراحی دارو با روشهای بیوانفورماتیکی امکان غربالگری هزاران ترکیب شیمیایی را بهصورت مجازی فراهم میکند.
دستهبندی روشهای طراحی دارو
- Structure-Based Drug Design (SBDD)
- Ligand-Based Drug Design (LBDD)
- Virtual Screening
- Molecular Docking
- Molecular Dynamics Simulation
اهمیت بیوانفورماتیک در فرایند طراحی دارو در این است که امکان انتخاب دقیقتر ترکیبات پیشبالینی را فراهم میکند.
نرمافزارهای محاسبات دارویی چیست؟
در کاربرد بیوانفورماتیک در طراحی دارو، نرمافزارهای تخصصی نقش اساسی دارند. طراحی دارو با روشهای بیوانفورماتیکی بدون ابزارهای محاسباتی پیشرفته امکانپذیر نیست.
نرمافزارهای رایج - AutoDock
- Schrödinger Suite
- MOE (Molecular Operating Environment)
- GROMACS
- PyMOL
قابلیتهای این نرمافزارها
- شبیهسازی اتصال لیگاند به گیرنده
- محاسبه انرژی آزاد اتصال
- مدلسازی دینامیک مولکولی
- پیشبینی ADMET
در مراکز تحقیقاتی و آزمایشگاهی پیشرفته، ترکیب تجهیزات فیزیکی و ابزارهای محاسباتی اهمیت زیادی دارد؛ موضوعی که برای توسعه زیرساختها در سایت الکتروفارمد نیز مطرح است.
اهمیت و کاربرد بیوانفورماتیک در فرایند طراحی دارو
کاربرد بیوانفورماتیک در طراحی دارو در مراحل مختلف کشف هدف تا بهینهسازی ترکیب فعال دیده میشود. طراحی دارو با روشهای بیوانفورماتیکی نهتنها سرعت توسعه را افزایش میدهد بلکه احتمال شکست در مراحل
کارآزمایی بالینی را کاهش میدهد.
- انتخاب هدف دارو
- شناسایی ژن یا پروتئین دخیل در بیماری
- تحلیل بیان ژنی
- بررسی مسیرهای سیگنالینگ
- تفسیر داده های ملکول هدف
- تحلیل ساختار سهبعدی
- شناسایی جایگاه فعال
- بررسی جهشهای بیماریزا
- استراتژی درمان
- طراحی مهارکننده اختصاصی
- انتخاب مولکول کوچک یا بیولوژیک
- پیشبینی مقاومت دارویی
- هومولوژی روش درمانی
- مدلسازی همولوژی برای اهداف فاقد ساختار کریستالی
- مقایسه توالی با پروتئینهای شناختهشده
- پیشبینی ساختار عملکردی
مزیت روشهای بیوانفورماتیکی در داروسازی
طراحی دارو با روشهای بیوانفورماتیکی مزایای رقابتی قابلتوجهی برای شرکتهای داروسازی ایجاد میکند.
- کاهش هزینه تحقیق و توسعه
- کاهش زمان کشف دارو
- افزایش دقت انتخاب ترکیب
- کاهش آزمونهای حیوانی
- امکان شخصیسازی درمان
مراحل طراحی دارو با کمک علم بیوانفورماتیک
کاربرد بیوانفورماتیک در طراحی دارو در قالب یک فرآیند گامبهگام اجرا میشود. طراحی دارو با روشهای بیوانفورماتیکی به صورت سیستماتیک از کشف هدف تا بهینهسازی پیش میرود.
- شناسایی هدف زیستی
- تحلیل ساختار هدف
- غربالگری مجازی ترکیبات
- Docking و امتیازدهی
- شبیهسازی دینامیک مولکولی
- پیشبینی ADMET
- انتخاب ترکیب برتر برای آزمایش آزمایشگاهی
این فرآیند موجب میشود تنها ترکیبات امیدبخش وارد فاز آزمایشگاهی شوند و هزینههای عملیاتی کاهش یابد.
جمع بندی
کاربرد بیوانفورماتیک در طراحی دارو امروزه به یکی از ارکان اصلی کشف و توسعه داروهای نوین تبدیل شده است. طراحی دارو با روشهای بیوانفورماتیکی امکان تحلیل دادههای عظیم زیستی، پیشبینی رفتار مولکولی و کاهش ریسک مراحل پیشبالینی را فراهم میکند. اهمیت بیوانفورماتیک در فرایند طراحی دارو نهتنها از نظر علمی بلکه از منظر اقتصادی و استراتژیک نیز قابل توجه است.
برای اجرای موفق این رویکرد، علاوه بر زیرساختهای محاسباتی،
تجهیزات داروسازی و آزمایشگاهی دقیق برای اعتبارسنجی نتایج ضروری است. در سایت الکتروفارمد امکان بررسی، مشاوره و سفارش دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاه داروسازی فراهم شده است تا مراکز تحقیقاتی و شرکتهای دارویی بتوانند زیرساختهای مورد نیاز خود را مطابق با استانداردهای علمی روز تجهیز کنند.
