Se stai cercando un ago in un pagliaio, è meglio sapere che aspetto ha il fieno. Un team internazionale di ricercatori ha applicato questa idea alla ricerca di nuovi farmaci, sviluppare una tecnica che riduca le possibilità di riscoprire semplicemente composti conosciuti.

In un articolo pubblicato oggi sulla rivista Comunicazioni sulla natura , ricercatori della Carnegie Mellon University; l'Università della California, San Diego; e l'Università statale di San Pietroburgo in Russia descrivono un nuovo mezzo per cercare vasti depositi di composti prodotti dai microbi. Analizzando gli spettri di massa dei composti, sono stati in grado di identificare i composti noti all'interno del repository ed eliminarli da ulteriori analisi, concentrandosi invece sulle varianti sconosciute - gli aghi all'interno del pagliaio - che potrebbero essere antibiotici potenzialmente migliori o più efficienti, farmaci antitumorali o altri prodotti farmaceutici.

In appena una settimana, in esecuzione su 100 computer, l'algoritmo, chiamato Dereplicatore+, ordinato attraverso un miliardo di spettri di massa nella rete molecolare sociale Global Natural Products presso l'UC San Diego e ha identificato più di 5, 000 promettenti, composti sconosciuti che meritano ulteriori indagini, disse Hosein Mohimani, professore assistente nel Dipartimento di Biologia Computazionale della CMU e primo autore dell'articolo.

L'algoritmo che alimenta questo motore di ricerca molecolare è ora disponibile per l'uso da parte di qualsiasi ricercatore per studiare ulteriori repository.

Nel passato, gli archivi di dati di spettrometria di massa sono stati sottoutilizzati perché era difficile cercarli e perché fino ad oggi questi sforzi sono stati afflitti da alti tassi di riscoperta di composti noti.

"È incredibile quante volte le persone abbiano riscoperto la penicillina, " ha detto Mohimani.

Analizzando gli spettri di massa dei composti, essenzialmente, una misurazione delle masse all'interno di un campione che è stato ionizzato è un modo relativamente economico per identificare possibili nuovi farmaci. Ma le tecniche esistenti erano in gran parte limitate ai peptidi, che hanno strutture semplici come catene e anelli.

"Guardavamo solo la punta dell'iceberg, " ha detto Mohimani.

Per analizzare il maggior numero di composti complessi che hanno strutture entangled e numerosi anelli e rami, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per prevedere come uno spettrometro di massa romperebbe le molecole. A cominciare dagli anelli più deboli, il metodo simulava cosa sarebbe successo quando le molecole si fossero separate. Usando 5, 000 composti noti e i loro spettri di massa, hanno addestrato un modello computerizzato che potrebbe quindi essere utilizzato per prevedere come altri composti si sarebbero decomposti.

Mohimani ha affermato che Dereplicator+ non solo può identificare composti noti che non necessitano di ulteriori indagini, ma può anche trovare varianti meno comuni dei composti noti che probabilmente non sarebbero rilevate all'interno di un campione.