In silico seulonnan käyttö uusien johtolankamolekyylien seulonnassa perinteisen kiinalaisen lääketieteen luonnonainetietokannoista



Samankaltaiset tiedostot
Arvokkaiden yhdisteiden tuottaminen kasveissa ja kasvisoluviljelmissä

Finland - China Cooperation Seminar

Proteiinirakenteet. Uudet rakennetyypit/vuosi. Lääkeaine ei ole samanlainen kuin mikä tahansa molekyyli KOHDEPERUSTAINEN LÄÄKEAINESUUNNITTELU

Lääketieteen tietokannat ja OVID

Sisäänrakennettu tietosuoja ja ohjelmistokehitys

Energiatehokkuutta parantavien materiaalien tutkimus. Antti Karttunen Nuorten Akatemiaklubi

Chemical Abstracts - SciFinder Scholar

Lentotuhkan hyödyntämisen mahdollisuudet metsäteollisuuden jätevesien käsittelyssä

Written by Administrator Monday, 05 September :14 - Last Updated Thursday, 23 February :36

MATKAILUALAN TIETEELLISIÄ LEHTIÄ julkaisufoorumin tasoluokittain

Raporttiarkiston (RATKI) käyttöohjeet Ohjeet

Tutkijan informaatiolukutaito

Terveysalan uudistaminen yritysten, korkeakoulujen ja palvelujärjestelmän yhteistyöllä

Älykäs erikoistuminen. Kristiina Heiniemi-Pulkkinen

Teknologia jalostusasteen työkaluna. FENOLA OY Harri Latva-Mäenpää Toimitusjohtaja Seinäjoki

Ongelma(t): Miten merkkijonoja voidaan hakea tehokkaasti? Millaisia hakuongelmia liittyy bioinformatiikkaan?

Bench-hanke. Kurki-seminaari Kouvola Ph.D. Maija Härkönen Tkt Antero Ollila 3 Nov 2010 Slide 1

Tiedonhallinnan perusteet. Viikko 1 Jukka Lähetkangas

Tiedonhaku: miten löytää näyttöön perustuva tieto massasta Leena Lodenius

Lataa Käytännön kiinalainen lääketiede - Penelope Ody. Lataa

Kustannustehokas hankintaosastosi. Beijing - Shanghai - Hong Kong - New Delhi - Stockholm - Helsinki

Yhteisöllinen mallintaminen ja hajautetut mallit Ari Jolma Aalto-yliopisto. Mallinnusseminaari 2011 Lahti. Ari Jolma 1

KURKI hankkeen loppuseminaari

Open Journal Systems digitoitujen aineistojen tallennusalustana ANTTI-JUSSI NYGÅRD SUUNNITTELIJA, TIETEELLISTEN SEURAIN VALTUUSKUNTA

3i Innova*ve Induc*on Ini*a*ve Fixing the broken heart Heikki Ruskoaho Farmakologian ja lääkehoidon osasto Farmasian *edekunta

Juuli - julkaisutietoportaali. Asiantuntijaseminaari, Helsinki Jyrki Ilva (jyrki.ilva@helsinki.fi)

Advanced Test Automation for Complex Software-Intensive Systems

TUTKI OMAT TIETOTURVA-AUKKOSI. ENNEN KUIN JOKU MUU TEKEE SEN PUOLESTASI. F-Secure Radar Ville Korhonen

Julkaisujen raportointi tuo rahaa tutkimukseen ja opetukseen

Web of ScienceTM Core Collection (1987-present)

Web of Science, Scopus ja Tutka. Matti Rajahonka

Avoimen lähdekoodin kehitysmallit

Laskennallisen fysiikan esimerkkejä avoimesta tutkimuksesta Esa Räsänen Fysiikan laitos, Tampereen teknillinen yliopisto

Laskennallisen fysiikan esimerkkejä avoimesta tutkimuksesta Esa Räsänen Fysiikan laitos, Tampereen teknillinen yliopisto

Liite 2 A

ASIAKASNÄKÖKULMA JULKAISUTOIMINNAN MURROKSEEN

Testauksen hallintaa teekkareille (ja muille kiinnostuneille) Arto Stenberg

WP3 Decision Support Technologies

ProQuest Dissertations & Thesis: The Humanities and Social Sciences Collection

Monihaku ja sähköiset aineistot tutuksi. Jyväskylän kaupunginkirjaston tiedonhaun koulutus

BUILDINGSMART ON KANSAINVÄLINEN FINLAND

Kokonaisvaltainen toksisuusarviointi: Elintarvikkeet ja elintarvikekontaktimateriaalit

Nelli kaukopalvelutyössä

Sulautettu tietotekniikka Ubiquitous Real World Real Time for First Lives

VINKKEJÄ CV-NETIN KÄYTTÖÖN.

Tietoa maantieteen julkaisuista

Huippuyksikköseminaari Leena Vähäkylä

RATKI 1.0 Käyttäjän ohje

Yksityisautoilijoille ABAX AJOPÄIVÄKIRJA

Lyhyesti uusista DI-ohjelmista Isohenkilökoulutus to Opintoasianpäällikkö Mari Knuuttila

ti Tfy Termodynamiikka tentinvalvonta PHYS K215 Tfy Fysiologia Tfy Signal Processing in Biomedical Engineering

Alkuraportti. LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO TIETOJENKÄSITTELYN LAITOS CT10A Kandidaatintyö ja seminaari

ArcInfo WEB-POHJAINEN TYÖKALU HITSAUSPARAMETRIDATAN ANALYSOINTIIN

Ilmiö 7-9 Kemia OPS 2016

HSC-ohje laskuharjoituksen 1 tehtävälle 2

Fimean laboratorion näkökulma soluterapiatuotteiden testaukseen. Jaana Vesterinen Solutilaisuus

Väliarvioinnin yhteenveto

Ystävyyskaupunkimallin merkitys etabloitumiselle Kiinaan Case: UBI China

HbA1c, tilannekatsaus ja SKKY:n suositus. Ilkka Penttilä Emeritusprofessori HbA1c-kierrosasiantuntija

Our mission is to bring the products, services and the up-to-date knowledge about solar energy to everyone and to boost the solar markets to a new

Määrittelydokumentti

Biologiset lääkkeet ja biosimilaarit

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Farmasian tutkimuksen tulevaisuuden näkymiä. Arto Urtti Lääketutkimuksen keskus Farmasian tiedekunta Helsingin yliopisto

Järjestelmänvalvontaopas

TAPAUS-VERROKKITUTKIMUS

arvostelija OSDA ja UDDI palveluhakemistoina.

Oligonukleotidi-lääkevalmisteet ja niiden turvallisuuden tutkiminen - Sic!

Open Journal Systems digitoitujen aineistojen tallennusalustana ANTTI-JUSSI NYGÅRD SUUNNITTELIJA, TIETEELLISTEN SEURAIN VALTUUSKUNTA

Tietohallinto Projektipäällikkö Matti Sairanen. Fujitsu Myyntijohtaja Markku Örn

UUDEN NETTIJÄSENREKISTERIN OHJEET. Kirjaudu sisään antamalla käyttäjätunnus ja salasana

Apurahatutkija toivottu vai torjuttu yliopistossa

Mitä CRM olisi ilman ajantasaisia kontaktitietoja?

EU:n lääketutkimusasetus ja eettiset toimikunnat Suomessa Mika Scheinin

Koulutusvastuun sisäinen jakautuminen Tampereen yliopistossa

Läpimurto ms-taudin hoidossa?

ICES: 110 vuotta tiedettä ja merentutkimusta: Mitä ja miksi? Dr. Kai Myrberg ICES Delegaatti Helsinki

Maailman parhaat käytännöt alueellisten innovaatiokeskittymien arviointiin, suunnitteluun ja johtamiseen

Maailman parhaat käytännöt alueellisten innovaatiokeskittymien arviointiin, suunnitteluun ja johtamiseen

Sisäänrakennettu tietosuoja ja ohjelmistokehitys

TAKAVARIKKO TULLISSA

Master's Programme in Life Science Technologies (LifeTech) Prof. Juho Rousu Director of the Life Science Technologies programme 3.1.

Internetpalvelut. matkalla Mikko Sairanen

TESTAA tutkimusinfrastruktuurista hyötyä pk-sektorille

Lantioalueenkivut, akupunktiosta apua? Fysioterapeutti Maija Häärä Fysios

Harjoituksen aiheena on tietokantapalvelimen asentaminen ja testaaminen. Asennetaan MySQL-tietokanta. Hieman linkkejä:

V i r A p. Virtual Apartment s Service. e-business mahdollisuudet rakennusalalla

Orionilainen lääketutkimus ja -kehitys Mikko Kuoppamäki, neurologian dosentti Lääketieteellisen yksikön päällikkö

Visual Case 2. Miika Kasnio (C9767)

Tietoturvallisuus yhteiskunnan, yritysten ja yksityishenkilöiden kannalta

FECC, Finnish Environmental Cluster for China. Ari Makkonen, MSc Executive Director

Tutkittua tietoa. Tutkittua tietoa 1

Department of Mathematics, Hypermedia Laboratory Tampere University of Technology. Roolit Verkostoissa: HITS. Idea.

Käytettävyyden arviointi ja käytettävyystestauksen soveltaminen terveydenhuollon tietojärjestelmien valinnassa

KEKSI, KEHITÄ, KAUPALLISTA. Oma Yritys 2013, Helsinki Antti Salminen innovaatioasiantuntija, Uudenmaan ELY-keskus

Amazon Web Services (AWS) on varmaankin maailman suosituin IaaS-tarjoaja. Lisäksi se tarjoaa erilaisia PaaS-kategoriaan kuuluvia palveluita.

Hermia Yrityskehitys Oy

Kaupunkiseudut globaalissa innovaatiokilpailussa. Martti Launonen & Jukka Viitanen Hubconcepts Oy Finlandia-talo

Luonnonkasveista biotalouden innovaatioita ajankohtaista rohdostutkimuksessa

Suomen haasteet ja mahdollisuudet

Transkriptio:

1 In silico seulonnan käyttö uusien johtolankamolekyylien seulonnassa perinteisen kiinalaisen lääketieteen luonnonainetietokannoista Tuomo Laitinen Kuopion yliopisto, Farmaseuttisen kemian laitos, PL 1627, 70211 Kuopio JOHDANTO Luonnonainetietokannat ovat tärkeitä nykyaikaisen lääkekehityksen molekyyliarkistoja, koska esimerkiksi yli puolet nykyisistä syöpä ja tulehduslääkkeistä on jollain tapaa johdettu luonnonaineista. 1 Luonnonainetietokantojen merkittävin etu on siinä, että suurin osa niissä olevista yhdisteistä on aikojen kuluessa valikoitunut luonnonkiertokulussa suorittamaan jotain tehtävää. Näin ollen todennäköisyys löytää bioaktiivisia ja lääkeaineen kaltaisia molekyylejä on näistä tietokannoista paljon suurempi kuin esimerkiksi synteettisellä kombinatorisella kemialla luoduista molekyylitietokannoista. Tietokoneiden suorituskyvyn nopea kasvu ja laskennallisten menetelmien kehitys on avannut uusia mahdollisuuksia suurienkin molekyylitietokantojen nopealle hyödyntämiselle uusien lääkeaineiden seulonnassa. 2 In silico virtuaaliseulonta on noussut nopeutensa ja tehokkuutensa ansiosta viime vuosina nykyaikaisen lääkekehityksen perustyökaluksi. Jos lääkeaineen sitoutumiskohteesta on saatavilla riittävästi kokeellista tietoa, voidaan virtuaaliseulonnalla rajata nopeasti ja luotettavasti suuresta määrästä molekyylejä mahdolliset lääkeainekandidaatit, joiden bioaktiivisuus on jo taloudellisesti ja ajallisesti mahdollista määrittää.

2 PERINTEINEN KIINALAINEN LÄÄKETIEDE Perinteisellä kiinalaisella lääketieteellä on takanaan vuosituhansien perinteet. Nämä kansanperinteeseen pohjautuvat hoidot perustuvat pääasiassa kasviperäisten yrttilääkkeiden käyttöön. Tiettyä sairautta tai oiretta hoidetaan joko yhdellä luonnonrohdoksella tai sekoittamalla lääke useista eri kasvien osista jauhetuista komponenteista (sekoituksessa yleensä 4-12 eri yrttiä). 3 Koska tällainen seos sisältää suuren määrän yhdisteitä ja vaikuttaa siten lukuisiin eri kohteisiin elimistössä, ei lääketieteellisiä vaikutuksia ole useinkaan pystytty selittämään lääkeseoksien yksittäisten komponenttien avulla. Perinteisen kiinalaisen lääketieteen hoidot pyrkivätkin vaikuttamaan sekä ihmisen fysiologiaan ja mieleen yhtenä kokonaisuutena. Tämä onkin suurin ero perinteisen kiinalaisen lääketieteen ja länsimaisen molekylaarisen lääketieteen välillä. Perinteisiä kiinalaisia luonnonlääkkeitä ei ole juurikaan testattu länsimaisten kliinisesti kriteerien mukaan, mutta silti ne ovat viimeaikoina herättäneet mielenkiintoa myös länsimaisten kuluttajien parissa. 4 Toisaalta perinteisen kiinalaisen lääketieteen menetelmät ovat paikallisen elintason nousun myötä jäämässä itse emämaassa ja länsimaisen lääketieteen ja lääkkeiden jalkoihin, koska kuluttajat ovat alkaneet vaatia tehokkaampia ja turvallisempia hoitoja kuin mitä perinteinen kiinalainen lääketiede voi tarjota. 5 Kiinalaiset luonnonainetietokannat tarjoavat kuitenkin erittäin potentiaalisen mahdollisuuden uusien lääkkeiden löytymiselle ja kehittämiselle, mutta pääsy nykyaikaisilla kansainvälisille lääkemarkkinoille vaati lääkkeiden kehityksen tekemistä länsimaisten standardien mukaan. 6 Tulevaisuuden visioita Perinteisen kiinalaisen lääketieteen menestyksen jarruna on ollut alalla toimijoiden heterogeenisyys. Toimintatapojen standardoimiseksi ja luotettavuuden parantamiseksi Kiinalaiset yliopistot ovat viime aikoina esitelleet moderneja suunnitelmia verkostoitumisesta luodakseen uusia tapoja perinteisen kiinalaisen lääketieteen hyödyntämiseen sekä taloudellisesti että tieteellisesti. 7 Yleensä Kiinalaisten tutkimushankkeiden pääasiallinen tavoite vaikuttaa olevan tunnettujen Kiinalaisten hoitotapojen standardisoiminen eli kliinisten testien läpivienti, sokkotestaukset, seosten kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen analysointi sekä erilaisten sormenjälkimenetelmien kehittämien tuotteiden laadun ja tuoteturvallisuuden varmistamiseksi. 8 Näitä perinteisiä hoitoja on kuitenkin vaikea patentoida ja kaupallistaa, koska monet niistä pohjautuvat kansanperinteeseen. Länsimaisen molekylaarisen lääketieteen näkökulmasta mielenkiintoisimpia hankkeita ovat perinteisessä kiinalaisessa lääketieteessä

3 käytettyjen kasvipohjaisten lääkekomponenttien eristäminen ja keräämien sähköiseen muotoon tietokannoiksi, jolloin niitä pystytään hyödyntämään uusien johtolanka molekyylien seulonnassa ja uusien lääkkeiden kehityksessä. 9 Luonnonyrteissä esiintyviä yhdisteryhmiä Tavallisimpia yhdisteryhmiä ovat mm. alkaloidit, fenolit, tanniinit, kumariinit, kinolit, flavonoidit, terpenoidit, lektiinit ja steroidit. 10 Kiinassa kehitettyjä tai eristettyjä lääkkeitä Kansainvälisillä lääkemarkkinoilla on yllättävän vähän kiinalais-peräisiä lääkkeitä. Seuraavana on muutama esimerkki, joista kaksi viimeistä ovat merkkinä pyrkimyksistä tuoda markkinoille perinteisiä kiinalaisia lääkkeitä. 5 efedriini (stimulantti) eristettiin 1880 luvulla kiinalaisesta mahuang-yrttilääkkeestä artemisiini (malaria lääke), eristettiin 1970 luvulla qinghaosta Trichosanthin (HIV) Irdirubin (leukemia lääke) Kanglaite (kemoterapian sivuvaikutusten lievittäjä), II-faasin kliinisessä testauksessa Xue Bao PG2 on III-faasin kliinisissä testeissä oleva (2003) kemoterapiassa käytetty Kiinalainen yrttilääke OLEMASSA OLEVIA PERINTEISEN KIINALAISEN LÄÄKETIETEEN LUONNONAINETIETOKANTOJA SIRC/TCM Integrated database, Shanghai Tietokannasta ei löytynyt viitteitä tieteellisistä julkaisuista, mutta Pekka Hyvösellä oli heidän oma epävirallinen kuvaus tietokannasta. tietokanta perustuu kirjallisuus lähteisiin tietokannassa on 50 000 kinalaista lääkereseptiä 11 000 lajia tiedot 25 000 kemiallisesta yhdisteestä Tietokannan esittelijä näkee sen potentiaalisena uusien lääkeaineiden lähteenä ja tietokannan kehitystyössä on mukana asiantuntijoita seuraavilta aloilta: perinteinen kiinalainen lääketiede, bioinformatiikka, keminformatiikka

4 DCTMH-tietokanta (Database of Chinese Traditional Medicinal Herbs), Pekingin yliopisto 9 Tietokanta on tarkoitettu nykyaikaiseen lääkeainesuunnitteluun ja johtolankamolekyylien seulontaan. Yhdisteiden tiedot on jaoteltu kolmeen kategoriaan: yhdisteiden perustiedot (nimet, CAS-numerot, ja fysikaaliskemialliset ominaisuudet), rakenteellinen informaatio (2D ja 3D rakenteet) ja lähteet luonnossa (yrtit, kasvinosat, lääkinnällinen käyttö) koottu pääasiassa kirjallisuudesta sisältää10 564 yhdistettä (vuonna 2002), molekyylien 3D-rakenteet on optimoitu Cerius2:lla käyttäen MMFF voimakenttää molekyylit voidaan tallentaa MDL sdf-muodossa Tälle tietokannalla on tehty demonstraatio, jossa on haettu virtuaaliseulonnalla NS3-NS4 proteaasi-inhibiittoreita. 9 Kyseinen entsyymi liittyy hepatiitti-viruksen leviämiseen ihmisen elimistössä ja siten estäjä molekyylien oletetaan olevan potentiaalisia lääkeaine kandidaatteja. Ensin on tehty haku perinteisen kiinalaisen lääketieteen CHMNIS- tietokannasta etsien perinteisiä kiinalaisia luonnonlääkkeitä hepatiittia vastaan. Tulokseksi on saatu 1100 yhdisteen 3D-tietokanta, jotka on telakoitu proteaasin aktiiviseen paikkaan (ryhmän omalla ohjelmistolla). Haluttuja kandidaattimolekyylejä on lähdetty eristämään perinteisestä yrttiseoksesta ja niiden bioaktiivisuuksia on alettu testaamaan kyseisellä proteaasilla. (Tulokset ovat lupaavia, mutta niitä ei ole toistaiseksi julkaistu). CNPD-tietokanta, (Chinese Natural Products Database), Shanghai Tietokanta on kehitetty lääkeaineiden virtuaaliseulontaan. 11 Tietokanta on kehitetty Shanghain yliopistossa yhteistyössä Neotrident Technology Ltd:n kanssa. on kerätty pääasiassa (Kiinalaisista) kirjallisuus lähteistä. tietokantaan on tallennettu molekyylien 2D-rakenteet ja lisäksi laskennallisesti optimoidut 3D-rakenteet. tietokannan kaikki molekyylit ovat saatavissa sdf-muodossa (Isis-Base) ja josta tallennetut 3D-rakenteet voidaan muuntaa myös esim. Sybyl/mol2- tiedostoiksi tietokantaan on tallennettu yhdisteestä mm: CAS-numero, nimi, mihin kategoriaan yhdiste kuuluu, fysikaaliskemialliset ominaisuudet, alkuperäkasvi/kasvinosa ja käyttötavat perinteisessä kiinalaisessa lääketieteessä

5 molekyylien bio-aktiivisuudet on tietokannassa maininta, mikäli ne on lähdekirjallisuudessa raportoitu yhdisteiden lukumäärä tietokannassa on 45 000 (2003), joista 12 521 yhdistettä on asiantuntijoiden manuaalisesti tarkistamaa. Hankkeeseen liittyy kaupallinen Neotrident Technology Ltd. yritys, joka toimii Shanghai-Pudongin alueen teknologiapuistossa. Yrityksen kotisivut internetissä ovat: http://www.neotrident.com/neotrident_def4_2.htm Kuva 1. Neotrident Ltd:n tietokannan kuvaus internetissä. Shen et al. ovat käyttäneet tätä tietokantaa virtuaaliseulontaan kahdessa esimerkkitapauksessa. 11 Ensimmäisessä haussa on etsitty kaliumkanavan toiminnan estävää lääkettä.

6 aluksi on rakennettu homologia-malli proteiinista seulonta on tehty telakoimalla ligandit mallitettuun rakenteeseen DOCK4.0 ohjelmalla telakoinnin tulokset on asetettu paremmuusjärjestykseen shape complementary scoring funktiolla 200 lupaavinta molekyyliä on valittu rakenneoptimointi vaiheeseen 14 parasta molekyyliä on valittu bioaktiivisuuden testaukseen 4 yhdistettä oli tutkimusryhmän saatavilla puhtaina lopulliset tulokset julkaisematta Toisessa esimerkissä Shen et al. kalastavat PPARγ agonistia, jolla uskotaan olevan käyttöä 2-tyypin diabeteksen lääkinnässä. telakointi on tehty mallitettuun ja molekyylidynamiikalla optimoituun rakenteeseen löydetty 78 mahdollista lääkeainekandidaattia koska ryhmältä puuttuu kattava luonnonaineiden molekyylikirjasto, he käyttivät eräänlaista ligandin kalastustekniikka, jossa pylvääseen on kiinnitetty aktiivinen entsyymi ja pylvään läpi ajetaan rohdosta, jolloin saadaan lääkeaineet erotettua lopulliset tulokset julkaisematta TCMD-tietokanta Tietokannan materiaali on peräisin kirjasta: Traditional Chinese Medicine; Molecular Structures, Natiral Resources, And Applications. 12 http://www.daylight.com/products/databases/tcm.html tietokanta sisältää tiedot 6800 yhdisteestä, 1268 perinteisestä lääkkeestä ja 1548 kasvilajista. data on jaoteltu kolmeen perusosaan: Kiinalaiset lääkeaineet, alkuperäkasvit ja bioaktiiviset komponentit tietokantaan sisältyvät mm seuraavat tiedot: yhdisteen kemiallinen nimi, CASnumerot, 2D-molekyylirakenne, molekyylikaava, molekyylipaino, fysikaaliskemialliset ominaisuudet, kasviperäinen lähde

7 käyttöliittymänä toimii internet selain A Marine Natural Product Database, Peking 13 sisältää noin 6000 merellistä alkuperää olevaa yhdistettä sisältää: yhdisteiden 2D rakenteen, CAS-numerot, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, merellisen alkuperä ja biologiset aktiivisuudet ISIS tietokanta on generoitavissa tietokanta on kerätty kirjallisuudesta samoja kirjoittajia kuin TCMD-tietokannassa 12 TCM-ID tietokanta, Singapore Kyseessä on perinteisen kiinalaisen lääketieteellisen informaation tietokanta, josta voi hakea tietoa esim. sairauden, yrtin, vaikuttavan lääkeaineen, kohteen yms. mukaan. 14 koostumus 1194 perinteiselle kiinalaiselle lääkkeelle 1239 yrttiä 3D-molekyylirakenteita 4468 kpl http://xin.cz3.nus.edu.sg/group/tcmid/tcmid.asp liittyy INVDOCK ohjelman kehitys työhön ja laskennalliseen lääkeainekohteiden etsimiseen pdb-tietokannoista. 15 (Singapore, Department of Computational Science) VIRTUAALISEULONTA On laskennallinen menetelmä lääkeainekandidaattien seulontaan suuresta määrästä virtuaali-molekyylejä käyttäen hyväksi tietokannan muotoon tallennettuja tietoja. Käytetyt menetelmät voivat olla joko yksinkertaistettuja tai mahdollisimman tarkkoja riippuen ongelman laadusta. 2D-seulonta Kaksiulotteista seulontaa käytettään pääasiassa etsittäessä lääkeaineen kaltaisia molekyylejä esimerkiksi HTS-seulonnan tarpeisiin. Esimerkkinä käytetyistä hakukriteereistä ovat esim. molekyylipaino, Lipinskin 5-sääntö tai lipofiilisyys (Log P). Kaikki edellä mainitut ovat ominaisuuksia jotka voidaan laskea nopeasti esim. miljoonan yhdisteen tietokannalle.

8 Kiinalaisissa tietokannoissa tämä osa-alue käsittää paljon tietoa, koska niihin on 2Drakenteiden lisäksi syötetty paljon perinteisestä kiinalaisen lääketieteestä johdettua informaatiota. Yhdisteitä voidaan etsiä mm. yrttien, perinteisten hoitojen, yms. ominaisuuksien perusteella. Toisaalta saatavilla olevissa Kiinalaisissa tietokannoissa on alle 50 000 yhdistettä, mikä ei ole laskennallisesti merkittävä kuorma ja siten vaadi välttämättä laajaa esikarsintaa. Farmakofori- seulonta Kokeellisten kohde-rakenteiden puuttuessa voidaan haku perustaa tietoon jostain tunnetusta lääkeainemolekyylistä. Menetelmässä luodaan farmakofori-malli eli malli lääkeaineen sitoutumisen kannalta oleellisista vuorovaikutusalueista, johon tietokannan 3Dmolekyylejä verrataan. 3D-seulonta Telakointi on tarkin virtuaaliseulonnan menetelmä, joka vaatii hyvän 3Dmolekyylitietokannan sekä tietoa kohteen kolmiulotteisesta rakenteesta. Tietokannan kolmiulotteiset rakenteet voidaan laskennallisesti generoida vastaavista kaksiulotteisista rakenteista. Itse seulonta vaatii mielellään kokeellista tietoa lääkeainekohteen sitoutumispaikan kolmiulotteisesta rakenteesta eli riittävän tarkan aktiivisen paikan kuvauksen. Ideaalitapauksessa on käytettävissä pdb-rakenne reseptorin ja ligandin välisestä kompleksista (mitattu yleensä röntgen diffraktiolla tai joskus NMR-llä), jolloin voidaan tehdä seulonta perustuen reseptorin aktiivisen paikan rakenteeseen ligandien telakointi ohjelmalla. Molekyylien sopivuutta kohteeseen arvioidaan laskennallisilla menetelmillä ja parhaiten aktiiviseen paikkaan sopivat molekyylit otetaan jatkokäsittelyyn. Biologisen aktiivisuuden testaus Viimeisenä vaiheena virtuaaliseulonnassa on valikoitujen molekyylien hankkiminen kapallisista lähteistä tai muuta kautta bioaktiivisuuksien mittausta varten. tarvitaan puhtaat eristetyt aineet jos joudutaan eristämään yrteistä, niin kuluu aikaa ja rahaa. testausta varten oltava mielellään valmis testi

9 Yksi tai useampi potentiaalinen lääkeaine-kandidaatti valintaan näiden aktiivisuusmittausten perusteella johtolanka molekyyliksi ja sen ominaisuuksia optimoidaan edelleen synteettisen farmaseuttisen kemian keinoin. PERINTEISEN KIINALAISEN LÄÄKETIETEEN LUONNONAINETIETOKANTA kiinalainen tapa länsimainen tapa Esiseulonta hyödyntäen tietokannan ominaisuuksia (sairaudet, rohdokset ja perinteinen käyttö) Luodaan 3D molekyylitietokanta, jossa mukana kaikki tietokannan yhdisteet Saadaan esiseulottu joukko molekyylejä VIRTUAALISEULONTA VIRTUAALISEULONTA Kandidaatti molekyylit Testaus, muokkaus ja optimointi Kaavio 1. Virtuaaliseulonnan toteutustapoja Edellytyksiä virtuaaliseulonnan hyödyntämiselle Kiinalaisten tietokantojen laatu englanninkielinen vai kiinankielinen 2D/3D-virtuaalikirjasto tietokantojen saatavuus akateemiseen tutkimukseen kattava määrä yhdisteitä eri yhdisteryhmistä

10 biologisen aktiivisuuden testauksen edellytyksiä ovatko yhdisteet saatavina eristettyinä ja puhtaina aineina onko olemassa valmista bioaktiivisuuden testiä valituille kohteille SHANGHAIN JA SEN LÄHIYMPÄRISTÖN KUVAUS Erityisesti Jiangsun maakunta, joka on Etelä-Suomen sisarmaakunta, on ollut Kiinan avautumisen jälkeen suomalaisten yritysten suorien sijoitusten pääkohde maassa. 16 Alueen etuina on listattu mm seuraavia seikkoja. 16 alueella toimi vuonna 2002 noin 70 suomalaisyritystä (80 yritystä vuonna 2004), joista 20:llä oli tuotannollista toimintaa yritykset työllistävät noin 6000 henkilöä henkilösuhteet alueen ja Suomen välillä ovat hyvät myös korkealla poliittisella tasolla Kiinan muita alueita monipuolisemmat palvelut vähäisempi byrokratia kuin muualla Kiinassa lahjakkuusreservit ovat alueella poikkeuksellisen suuret alueella on noin 50 korkeakoulua ja yliopistoa alueen tutkimustaso on monilla aloilla varsin korkea USA:sta palaavien tutkijoiden ansiosta alueen ihmiset ovat ulospäin suuntautuneita ja avoimia Mahdollisia yhteisiä lääkeaine kohteita Shanghain yliopiston kanssa Shanghain delekaation vierailun yhteydessä (syksyllä 2003) käydyissä keskusteluissa listattuja yhteisiä lääketieteellisen kiinnostuksen kohteita. 17 Alzheimerin tauti 2-tyypin diabetes osteoporoosi liikalihavuus maksasyöpä (Kiinalaisten oma ongelma, koska saavat pavuista paljon toksiineja)

11 YHTEENVETO Lupaavia perinteisen kiinalaisen lääketieteen luonnonainetietokantoja on olemassa tai kehitteillä useissa kiinalaisissa yliopistoissa. Yliopistoilla on suunnitelmia verkostojen luomisesta, mutta ei ole tietoa ovatko kyseiset tietokannat jo yhteiskäytössä vai täysin erillisiä, koska tietokannoista ja niiden käytöstä on saatavilla kirjallisuudessa vain suhteellisen pinnallista tietoa. Tietokantojen soveltuvuutta lääkeaineseulontaan saattaa rajoittaa puhtaiden yhdisteiden saatavuus.

12 KIINALAISIA INTERNET OSOITTEITA Shanghai/Pudong alue Pudong Government: http://english.pudong.gov.cn/ Pudong New Area: http://pudong.shanghaichina.org/ SIOC: http://www.sioc.ac.cn/esioc/1.htm/ Zhangjiang Hi-Tech Park: http://www.zjpark.com/english/index.html The National Center for Drug Screening: http://screen.org.cn/ (Chinese) Bicoll yritys: http://www.bicoll-group.com/ SIRC/TCM: http://www.sirc-tcm.sh.cn/index.htm (Chinese) Jiangsu Simcere Pharmaceutical Company: http://www.simcere.com/english/ Hongkong alue Hi-Tech Park Hi Tech Park: http://www.hkstp.org/eindex.php Applied Research: http://www.cityu.edu.hk/applied_research/introduction.html Hong Kong Biotechnological Sites: http://www.polyu.edu.hk/~abct/link/ab.htm IMT: http://imt.chem.hku.hk/research/central_lab.shtml Pekingin alue: Suomen lähetystö: http://www.finland-in-china.com/

13 VIITTEET 1 Newman, J.D., Cragg, G.M., Snader, K.N., Natural Products as Sources of New Drugs over the Period 1981-2002 (2003), J. Nat. Prod. 66, 1022-1037. 2 Waszkowycz, B., Perkins, T.D.J., Sykes, R.A., Li, J., Large-scale Virtual Screening for Discovering Leads in the Postgenomic Era (2001), IBM Systems Journal, 40, 360-376. 3 Lee, K-H.. Research and Future Trends in the Pharmaceutical Development of Medicinal Herbs from Chinese Medicine (2000), Public Health Nutrition, 3, 515-522. 4 Pach, D., Willich, S.N., Becker-Witt, C., Availability of Research Results on Traditional Chinese Pharmacotherapy (2002), Forsch Komplemetärmed Klass Naturheilkd, 9, 352-358. 5 Normile, D., The New Face of Traditional Chinese Medicine (2003) Science, 299, 188-190. 6 Efferth, T., Davey, M., Olbrich, A., Rycker, G., Gebhart, E., Davey, R., Activity of Drugs from Traditional Chinese Medicine toward Sensitive and MDR1- or MRP1-Overexpressing Multidrug-Resistant Human CCRF-CEM Leukemia Cells (2002), Blood Cells Mol. Dis. 22, 2-9. 7 Chen, H., Wu, Z., Huang, C., Xu, J., Towads a Grid-Based Architecture for Traditional Chinese Medicine, In: International Workshop on Challenges of Large Applications in Distributed Environments June 21-21, 2003. Seattle, Washington 8 Liu, S-Y.,Woo, S-O., Koh, H-L., HPLC and GC-MS Screening of Chinese Proprietary Medicine for Undeclared Therapeutic Substances (2001), J. Pharm. Biomed. Anal., 24, 983-992. 9 Qiao, X., Hou, T., Zhang, W., Guo, S., Xu, X., A 3D Structure Database of Components from Chinese Traditional Medicinal Herbs (2002) J. Chem. Inf. Comput. Sci., 42, 481-489. 10 Plant Resources of South-East Asia, Medicinal and Poisonous Plants, Eds. de Padua, L.S., Bunyapraphatsara, N., Lemmens, R.H.M.J., Prosea, Bogor Indonesia 1999. 11 Shen, J., Xu, X., Cheng, F., Liu, H., Luo, X., Shen, J., Chen, K., Zhao, W., Shen, X., Jian, H., Virtual Screening on Natural Products for Discovering Active Compounds and Target Information (2003) Curr. Med. Chem., 10, 2327-2342. 12 He, M., Yean, X., Zhou, J., Xie, G., Traditional Chinese Medicine Database And Application on the Web (2001) J. Chem. Inf. Comput. Sci., 41, 273-277. 13 Lei, J., Zhou, J., A Marine Natural Product Database (2002) J. Chem. Inf. Comput. Sci., 42, 742-748. 14 Deparment of Computational Science, National University of Singapore, (2002) BIDD Pharmainformatics Databases, Available: http://xin.cz3.nus.edu.sg/group/tcmid/tcmid.asp 15 Chen, X., Ung, Y. C., Chen, Y., Can an In Silico Drug-Target Search Method be used to Probe Potential Mechanism of Medicinal Plant Incredients (2003), Nat. Prod. Rep., 20, 432-444. 16 Muistio: Pasi Rutanen Shanghai/Pudong-Kuopio ja Teknia-Zhangjiang Hi-Tech Parkin yhteistyön mahdollinen kanavointi pilottiprojektina kansalliselle tasolle (30.10.2002) 17 Puhelin keskustelu Minna Hendolinin kanssa