Arzneien aus dem Computer

Foto: Anschlüsse eines Computers

Wenn zum Beispiel Protein A in zu geringer oder zu großer Menge im Körper vorhanden ist, resultieren daraus Reaktion B und C. Dieses Wissen nutzen Pharmazeuten zur Herstellung neuer Medikamente. Sie entwickeln synthetische Stoffe, die die therapeutische Wirkung von bereits bekannten, natürlichen Verbindungen imitieren – ein Prozess, der „Drug Design“ genannt wird. Routinemäßig werden hierfür Computer eingesetzt, die den Wissenschaftlern helfen sollen, aus den Millionen von verfügbaren Verbindungen die besten Wirkstoffkombinationen zu finden, die sich für die synthetische Herstellung eignen. Allerdings ist die Trefferquote der Computer bislang sehr gering. An diesem Punkt setzt das Forschungsprojekt „high-performance Computer-Aided Drug Design“ an, das von Professor Tim Clark vom Computer Chemie-Centrum der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) geleitet wird. Das Forscherteam um Clark will anstelle gewöhnlicher Computer neue Hochleistungsrechner einsetzen.

„In Datenbanken existieren Infos über die therapeutische Wirkung von vielen Millionen Molekülen“, sagt Clark. „Die Arzneimittelhersteller sind jedoch häufig mit dem Problem konfrontiert, dass diese Verbindungen nicht die gewünschte Wirkung erzielen oder sich bei oraler Anwendung, etwa in Tablettenform, als Wirkstoffe nicht eignen.“ Computer werden eingesetzt, um die Millionen Datensätze durchzugehen auf weitere Verbindungen, die daraufhin getestet werden, ob sie die gleiche Wirkung haben wie die natürliche Verbindung und ob sie als Medikament geeignet wären.

„Mit den heutigen Programmen und Rechnern sind maximal ein bis zwei Prozent der herausgefilterten Verbindungen tatsächlich für die Arzneimittelherstellung geeignet“, sagt Clark. Deswegen will er neue Hochleistungsrechner einsetzen, die es vor wenigen Jahren noch gar nicht gab. Die Aufgabe des Forscherteams besteht darin, neue Algorithmen zu entwickeln, die es den Hochleistungsrechnern ermöglichen, Millionen gleichzeitig stattfindende Rechenprozesse durchzuführen. Ziel ist, damit die Arzneimittelherstellung effizienter zu gestalten und die Trefferquote zu erhöhen.

Das Regionale Rechenzentrum Erlangen verfügt bereits über einen solchen „Super-Computer“, den das Team für sein Forschungsprojekt nutzen wird. Der sogenannte LIMA-Cluster belegt zurzeit Rang 196 unter den 500 schnellsten Computern der Welt.


COMPAMED.de; Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg