10 000 års testing utført på ett år

Hvilke kjemiske stoffer egner seg som legemidler? Datasimulering sparer tid, penger – og dyreliv.

FÆRRE DYREFORSØK: Godt over én million dyr må i Norge hvert år ofre livet i forskningens tjeneste. Med datasimulering blir dyreforsøk mindre nødvendig. Foto: SCANPIX

FÆRRE DYREFORSØK: Godt over én million dyr må i Norge hvert år ofre livet i forskningens tjeneste. Med datasimulering blir dyreforsøk mindre nødvendig.
Foto: SCANPIX

Å finne fram til nye medisiner er vanligvis en lang og kostbar prosess. Nå utvikles metoder som gjør at det som normalt ville ta mange år, kan gjennomføres på en brøkdel av tida. Ved hjelp av matematiske beregninger og datasimulering kan forskerne raskt finne ut om et stoff har nødvendige kvaliteter og egenskaper til medisinsk bruk før det testes ut i praksis.

TREFFSIKKERT

Kjemiingeniør Kristin Tøndel sier at den nye metoden hun holder på å utvikle, virker lovende.

– Akkurat nå ser vi på nye virkestoffer mot kreft. Vi begynte med en base på over 250 000 kjemiske forbindelser. Ut fra dette identifiserte vi rundt 1200 stoffer som vi testet ut nærmere. Etter ett år sitter vi igjen med åtte stoffer som vi håper kan bli utgangspunkt for en ny medisin. Det er klart at uten datasimulering hadde det ikke vært mulig å starte med et så vidt utgangspunkt. Skulle dette vært testet ut eksperimentelt i et laboratorium, kunne vi kanskje klart 20–40 stoffer på ett år. 250 000 kjemiske forbindelser ville med andre ord tatt opp mot 10 000 år med tradisjonelle metoder.

– Dermed måtte vi ha utelukket stoffer som i første omgang ikke virket lovende, men som kanskje likevel kunne hatt et stort potensial. Med vår metode kan vi altså teste ut langt flere stoffer. På den andre siden blir det til slutt langt færre stoffer som må testes ut i praksis, samtidig som sannsynligheten for å treffe nettopp med dem, øker kraftig.

LURER SLEMME PROTEINER

Dataprogrammet, som er en videreutvikling av program som selges over disk, simulerer hvordan kjemiske stoffer virker i kroppen.

– Min forskning er rettet spesielt mot utviklingen av nye medisiner mot kreft. Den går ut på å finne kjemiske forbindelser som binder seg til spesielle proteiner som er involvert i vekst og spredning av kreftceller. Vi prøver å finne kjemiske forbindelser som «lurer» proteinet til å tro at det er kroppens eget stoff som er bundet til det. Finner vi dette stoffet, kan vi hindre proteinet i å hjelpe kreftcellene til å vokse. Da er vi på vei mot en ny medisin, forklarer Kristin Tøndel. Hun bruker dataprogrammet til å simulere hvordan disse stoffene vekselvirker med proteinene, for å identifisere lovende legemiddelkandidater.

BLOKKERER FOR KREFT: Ved hjelp av datasimulering kan kreftforskerne se hvilke stoffer (det grønne) som binder seg til og blokkerer de funksjonene til et protein (det røde) som hjelper kreftcellene til å vokse. Simuleringen gir et visuelt inntrykk av hva som fungerer.

BLOKKERER FOR KREFT: Ved hjelp av datasimulering kan kreftforskerne se hvilke stoffer (det grønne) som binder seg til og blokkerer de funksjonene til et protein (det røde) som hjelper kreftcellene til å vokse. Simuleringen gir et visuelt inntrykk av hva som fungerer.

FRA KJEMI TIL MEDISIN

Metoden ble opprinnelig brukt i kjemien til beregning av mindre molekylstrukturer. Forskerne fant ut at den også egnet seg til beregning på større molekyler, som proteinstrukturer. Et protein er bygd opp av kjeder med såkalte aminosyrer. Mange proteiner er i dag kartlagt og finnes i store data-baser som er tilgjengelige via internett.

– Andre land bruker tilsvarende metoder, men vi har videreutviklet den til også å kunne teste ut proteinstrukturer som ikke er kartlagt fra før. Vi modellerer rett og slett proteinet ut fra det vi ser det likner mest på, og vår metode er spesielt tilpasset slike modeller. Dermed kan vi også simulere hvordan ulike stoffer virker på proteinet og om det kan være aktuelt å gå videre til testing i laboratorium, forklarer Tøndel. Og metoden, den kan brukes på mange andre felt enn kreftforskning. HIV/aids er ett viktig område.

ETISK GEVINST

Svakheten med den nye metoden er at stoffene ikke blir testet ut direkte. Dermed får man heller ikke det endelige svaret på om de virker.

– Vi kan faktisk risikere at vi forkaster stoffer ut fra simulering, som i praksis kunne ha vist seg å virke.Men jeg tror fordelen med vår metode er langt større enn ulempene. Vi kan klare å utvikle nye medisiner raskere, billigere og mer effektivt. En annen viktig fordel er at metoden også reduserer behovet for uttesting på dyr og til syvende og sist på mennesker. Bare stoffer vi virkelig tror på, blir gjenstand for testing i praksis. Dette er ikke minst viktig etisk sett, sier Kristin Tøndel.

Av Christian Fossen