Új tudományterület keletkezett az elmúlt években a hazai felsőoktatásban, amely a bolognai rendszer bevezetésének viszontagságai közepette is fennmaradt. Ma már a gyógyszerkutatásban és például a DNS-vizsgálatoknál ugyanis elengedhetetlen a kémiai mellett az informatikai tudás.
Ha manapság valaki belenéz egy DNS-kutatásról szóló közleménybe - mondjuk - a Nature tudományos szaklapban, a szerzők listája időnként olyan hosszú, hogy ha nem kisebb betűkkel szednék, akár egy oldalt is megtöltene a felsorolás. Mindez jelzi, hogy a biológia, a kémia és az informatika kutatásában nem egyszerűen „team”-ek, csoportok, hanem egész egyetemi tanszékek, kutatólaboratóriumok vagy időnként kutatóintézeti részlegek is közreműködnek.
A 800 millió dolláros kérdés?
A gyógyszerkutatásban hasonló a helyzet. Egy-egy gyógyszer kifejlesztése akár 800 millió dollár is lehet, egy ilyen projekten természetesen nem egy ember dolgozik. Az információk, a molekulák alakjáról, hatásmechanizmusáról és egyéb tulajdonságairól szóló adatok pedig szinte határtalanok. Ezek áttekintése, felmérése, az optimális döntések meghozatala, pontosabban a döntések előkészítése lehet a kémiai informatikusoknak nevezett szakértők feladata.
„Az informatikai módszerek alkalmazásának feltétele általában az, hogy a valós laboratóriumi kísérleteket lehessen informatikai eszközökkel szimulálni, illetve legalább a kimenetelre valamilyen pozitív vagy negatív prognózist mondani. Ezeket felhasználva jóval gazdaságosabban és hatékonyabban lehet a laboratóriumi munkát tervezni” – véli Fekete István, az ELTE Informatikai Karának egyetemi docense, aki egy kutatási projektet is irányít a kémiai informatika területén. Az ELTE aktuális TÁMOP-pályázatának keretében, a ChemAxon cég támogatásával, a kar oktatóinak és hallgatóinak egy csoportja olyan ügyes algoritmusok és adatstruktúrák kifejlesztésén dolgozik, amelyekkel hatékonyan támogathatók a számítógépes gyógyszervegyészet – gyakran nagyon időigényes – informatikai feladatai.
Speciális, infóvegyészeti tudást a diákok az ELTE-n két helyen szerezhetnek egyébként – a Kémiai Intézetben és az Informatikai Karon. „Ám a végzett hallgatóknak a munkahelyen még további tanulásra, specializálódásra van szükségük kutató-fejlesztő munkájuk magas szintű ellátásához” – hangsúlyozta a hvg.hu-nak Fekete István.
Képzések az ELTE-n
Az ELTE TTK Kémiai Intézetében folyik az „Informatikus vegyész” szakos képzés. Az osztatlan, ötéves képzés csak kétszer indult el, 2004-ben es 2005-ben, azután a Bolognai rendszer elsöpörte, nemcsak itt, hanem Veszprémben is. A jelenlegi bolognai rendszerű hároméves Kémia BSc után, a Master-képzésben van azonban informatikus vegyész szakirány. E hallgatók közül kerülnek ki az úgynevezett „infóvegyészek”. Az ELTE Informatikai Karán folyik a Programtervező informatikus BSc és MSc képzés. Az informatikus képzés 1972-ben indult, és mindig is két lépcsőben, a 3+2 éves konstrukcióban folyt. Az általános célú alapképzés utáni mesterképzés Információs rendszerek szakirányán hallgatók két haladó félévet is hallgatnak a speciális algoritmusokról és adatstruktúrákról, algoritmusok tervezéséről és elemzéséről. Az infóvegyészeti tananyag részeként a hallgatók elsősorban gráfelméleti módszereket sajátítanak el. Emellett a nagyméretű kémiai adatbázisok kezelése is feladatuk. | Magyarországon az ipar számára a vegyészetnek elsősorban csak néhány ága fontos, a gyógyszerkutatás és az olajipari, petrolkémiai, műanyagipari felhasználás lehetőségei. A nemzetközi és hazai gyógyszergyárakban rendkívül fontos, hogy legyenek olyan szakértők, akik tudják, milyen hatóanyagok fejlesztésén érdemes dolgozni, „nem találták-e már fel” azt a molekulát, amellyel elkezdenének dolgozni.
2D vagy 3D
Szintén fontos, hogy ha új is a molekula, a korábbi, hasonló molekulák térszerkezetének, felépítésének, hatásainak ismerete segíthet a felfedezés gyorsabb megvalósításában, gyorsabb gyógyszerfejlesztésben vagy új anyagok gyártásában.
A kémiai informatikának ezért különböző ágai alakultak ki, de a legfontosabb a különböző molekulák két- és háromdimenziós megjelenítése vagy a különböző molekulákról szóló adatbázisok összeállítása, illetve ezekben az adatbázisokban való keresés.
A világ legnagyobb kémiai informatikai cégei nem véletlenül jöttek létre tudományegyetemek közelében. A CambridgeSoft például Amerikából indult, voltak magyar bedolgozói is korábban, de a hvg.hu információi szerint a cég nemrégiben elsősorban Indiába helyezte ki bizonyos kutatás-fejlesztési tevékenységeit.
A tudományos kiadók környékéről is indultak cégek: az Accelrys például kémiai szoftverekkel, adatbázisokkal foglalkozik. A tudományos kiadók természetesen a molekula-könyvtáraik miatt játszanak fontos szerepet a kémiai informatikában. Az ACD Labs szintén fontos szegmenset hasított ki a világpiacból.
A 3D-modellezésnél fontos a manipulálhatóság is, ami azt jelenti, hogy egy-egy atomcsoport hozzáillesztése egy meglévő molekulához először számítógépen tesztelhető. Így egy nem is létező vegyület hatásmechanizmusát is vizsgálni lehet, anélkül, hogy drága kísérleteket kelljen végrehajtani.
Döntéselőkészítés, adatbányászat
A kémiai informatika tehát kulcsfontosságú terület a modern gyógyszeriparban, nem véletlen, egy jó döntéselőkészítő – adatbányászatot, háromdimenziós manipulációt lehetővé tévő szoftverrel – és persze a hozzá szükséges adatbázissal dollármilliókat lehet spórolni.
A magyar ChemAxon és a Thomson Reuters (TR) összefogott, hogy a magyar kémiai szoftvercég programja, valamit a hatalmas tudományos adatbázisokkal rendelkező TR adatai segítségével olyan szolgáltatást adjon, amely elősegíti a gyógyszerfejlesztő cégek eligazodását a konkurensek kémiai szabadalmaiban. Ezáltal felgyorsul a gyógyszerfejlesztés és az új hatóanyagok felfedezése. A szoftver elsődleges felhasználói kémiai informatikusok, gyógyszervegyészek és szabadalmi ügyvivők.
A két cég együttműködésével immár a ChemAxon platformján kereshetővé és analizálhatóvá válnak a Thomson Reuters Markush-struktúrákra és találmányokra vonatkozó adatbázisa, vagyis az angolul csak „Markush Structures” néven ismert „molekula-könyvtár”, melyek nagyszámú, akár sok milliárd konkrét molekulát leíró szerkezetek.
Márkus Jenő, a szabadalmi jogok megújítója
Markush-szerkezetek névadója az 1888-ban Budapesten született Márkus Jenő, azaz Eugene Markush. Ő a múlt század elején tevékenykedett Amerikában, és az egyik szabadalmát úgy jelentette be az ottani találmányi hivatalnak, hogy azóta a szabadalmi jogban Markush Structure-nek nevezik a hasonló, rugalmas módon kezelhető felfedezéseket, új anyagokat, vegyületeket.
Riboszóma RNS-e - egy bonyolult molekula
AP
Márkus Jenő ugyanis rájött arra, hogy ha csak egyetlen molekulát szabadalmaztatna, akkor az ahhoz hasonló, de a szabadalmi jogban önállónak tekintett „felfedezésével” saját fejlesztését könnyen elbitorolhatná bárki más is. Ezért egész molekulacsoportokat szabadalmaztatott Amerikában. E módszer később elterjedt, sőt könyvtárnyi információ jött létre az egymáshoz hasonló molekulákról, a Márkus-struktúrákról.
A ChemAxon JChem nevű platformján az ilyen Markush-struktúrákban, nagy adatbázisokban való keresés válik gyorsabbá. Az elemzés hatékonyabb is, mintha egyetlen ember kezdené végigböngészni a molekulák kémiai összetételét, esetleges várható hatásmechanizmusát. Az informatikai alkalmazások pedig meggyorsítják a gyógyszerek fejlesztését és a kutatóknak lehetővé teszik, hogy egyszerűbben integrálják a szükséges tudást meglévő rendszereikbe – minderről a ChemAxon kommunikációs vezetője, Alex Allardyce számolt be a hvg.hu-nak.
A Thomson Reuters „Markush-struktúrái” részét képezik a cég Derwent World Patents Indexének, amely az egyik legfontosabb globális találmányi adatbázis. A Markush-adatbázis részletes és lényegbevágó adatokat tartalmaz 550 ezer szabadalomról, amelyek kapcsolatban állnak, illetve rokoníthatók egymással. A ChemAxon JChem-szoftvere pedig a vizuális megjelenítést, illetve a strukturális elemzést teszi lehetővé a felhasználóknak.
|
A ChemAxon a kilencvenes évek végén alakult, jelenleg még hárman vannak tulajdonosok, de a céget elindító Csizmadia-testvérek közül Csizmadia Péter valószínűleg nincs már életben: 2009-ben egy Himalája-expedícióban feltehetően életét vesztette. Csizmadia Péter atomfizikus volt, illetve gravitációelmélettel foglalkozott – azokban a kutatásokban vett részt a Magyar Tudományos Akadémiához tartozó KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézetében, amelyekről a hvg.hu is beszámolt tavaly az Einstein–teleszkóp esetleges megvalósítása kapcsán. Ő alkotta meg a ChemAxon első szoftvereinek egy részét is, elsősorban a grafikus megjelenítésben közreműködött. Az alapítástól kezdve testvére, Csizmadia Ferenc eleinte fejlesztőként is dolgozva irányította a cég működését. A ChemAxon időközben egyre nagyobbra nőtt: jelenleg 70-80 informatikust, vegyészt és kémiai informatikust, illetve más szakembert alkalmaznak. A világ több pontján van képviseletük, Európában, Amerikában és Japánban is aktívak. Megrendelőik közé tartoznak a legnagyobb hazai és külföldi gyógyszergyárak. A GSK, a GlaxoSmithKline kémiai informatikai rendszereit teljes egészében a ChemAxontól rendelte meg, de itthon is vannak nagyobb ügyfeleik, például a Richter Gedeon Nyrt. – tudtuk meg Csizmadia Ferenctől. |
