211service.com
Biologi i Silico
Computere, der er i stand til at efterligne livet, har længe været stoffet i sci-fi-mareridt - tænk The Terminator eller 2001's HAL 9000. Men for forskere, der kæmper for at forstå enorme mængder af nye biologiske data, og for medicinalfirmaer, der er ivrige efter at skære i omkostningerne og fremskynde udviklingen , at have nøjagtige computersimuleringer af levende systemer er stadig en drøm. For at få den drøm til at gå i opfyldelse, henvender de sig til silicobiologi, hvor de bygger computermodeller af de indviklede processer, der finder sted inde i celler, organer og endda mennesker. Det ultimative mål: en hel organisme modelleret i silicium, der giver forskere mulighed for at teste nye terapier, ligesom ingeniører flyver nye flydesign på supercomputere.
I mere end et årti har medicinske kemikere forsøgt at gøre opdagelsen af lægemidler mere rationel ved at bruge computere til at simulere, hvordan for eksempel et nyt lægemiddelmolekyle binder sig til en receptor. Men nutidens computermodeller går langt ud over det og udnytter data fra områder lige fra genomsekventering til kliniske forsøg for at se på, hvordan et potentielt lægemiddel påvirker hele biologiske systemer. At skabe en virtuel celle eller endnu bedre, en virtuel hjertepatient er stadig et igangværende arbejde, men selv tidlige modeller kunne begynde at sætte et indhug i de enorme omkostninger ved at udvikle nye lægemidler.
Denne historie var en del af vores marts 2001-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
Ifølge tal fra industrien tager det i gennemsnit 500 millioner dollars og 15 år at udvikle og teste et lægemiddel at bruge traditionelle metoder; i silico-teknologier kunne spare mindst 200 millioner dollars og to til tre år pr. lægemiddel, ifølge en nylig rapport fra PricewaterhouseCoopers. En af grundene er, at lægemiddeltestprocessen - hvorunder en forbindelse undersøges i dyr og derefter i mennesker - langt fra er effektiv. Ifølge statistikker fra U.S. Food and Drug Administration mislykkes forsøg på mennesker for 70 til 75 procent af de lægemidler, der kommer ind i dem. Nogle forsøg mislykkes, bare fordi dosis er forkert.
For at finde ud af, hvor ineffektiv sådan en trial-and-error-tilgang kan være, foretager Thomas Paterson, chief scientific officer for Menlo Park, CA-baserede Entelos, denne sammenligning: Hvis Boeing udviklede fly, som den farmaceutiske industri udvikler lægemidler, ville de udvikle 10 meget forskellige fly, flyve dem, og det, der ikke styrtede ned, ville være det, de sælger til United Airlines. Så virksomheder som Entelos og Princeton, NJ's Physiome Sciences udvikler computermodeller, der både kan bruges til at identificere molekylære mål for nye lægemidler og også til at simulere kliniske forsøg. For eksempel bruger den Leverkusen, Tyskland-baserede medicinalgigant Bayer en af Entelos modeller til at evaluere et potentielt lægemiddel til astmatikere, ved at teste en række forskellige patienttyper og behandlingsregimer på computeren.
Internettet kan blive et kritisk værktøj i udviklingen af sådanne modeller, hvilket giver forskere mulighed for at samarbejde rundt om i verden. Så Physiome har indgået et samarbejde med Bioengineering Research Group ved New Zealands University of Auckland for at udvikle et åbent-standard computersprog til biologisk modellering. Det sprog, kaldet cellML, er tilgængeligt på www.cellml.org . Idéen, siger Physiome executive vice president Thomas Colatsky, er, at forskere vil være i stand til at bygge modeller i et fælles format og dele disse modeller via nettet.
Alligevel mener mange, at det er for tidligt for lægemiddelforskere at begynde at sætte deres laboratorierotter fri. Leslie Loew, medlem af cellML-advisory board og direktør for Center for Biomedical Imaging Technology ved University of Connecticut Health Center, har gjort sit eget modelleringsværktøj tilgængeligt på nettet: den virtuelle celle, kl. www.nrcam.uchc.edu . Inden for fem år, forudser Loew, vil modelleringssoftware være et rutinemæssigt, måske uundværligt, værktøj for enhver, der søger at forstå, hvordan celler fungerer. Men Loew advarer om, det vil stadig tage mange år at bygge komplette, meget nøjagtige modeller af hele celler, endsige organer eller hele organismer. Og bioinformatikprofessor Masaru Tomita, hvis gruppe ved Keio University i Fujisawa, Japan, har lagt sin E-Cell-simuleringssoftware på nettet kl. www.e-cell.org-enig . Mens E-Cell sigter mod at modellere hele celler og i sidste ende interaktioner mellem et dusin eller færre celler, siger Tomita at modellering af noget mere komplekst ville være et helt andet boldspil.