Në këtë intervistë, Jordi Carreras depërton në botën magjepsëse të pikturës së qelizave, një teknologji e fuqishme që po merr vrull në zbulimin e drogës. Ai ndan njohuri për kërkimin e tij novator, aspektet unike të platformës së zbulimit të ilaçeve të Phenaros dhe sinergjinë midis akademisë dhe industrisë.
A mund të jepni një përmbledhje të fjalimit tuaj në ELRIG Drug Discovery 2023 dhe të shpjegoni pse profilizimi morfologjik fenotipik, veçanërisht duke përdorur pikturën e qelizave, po fiton vrull në fushën e zbulimit të barnave?
Në fjalimin tim, unë paraqita punën e laboratorit tonë për krijimin e një infrastrukture për fenomene autonome, duke theksuar automatizimin tonë me burim të hapur dhe rolin e inteligjencës artificiale. Unë gjithashtu tregova dy shembuj se si ne kemi aplikuar platformat tona.
Interesi në rritje për profilizimin morfologjik fenotipik, veçanërisht për pikturimin e qelizave, është i dukshëm përmes iniciativave si Konsorciumi i Përbashkët në Profilin Morfologjik-Pikturë Qelizore (JUMP-CP). Pikturimi i qelizave është një teknikë e fuqishme e zhvilluar në Institutin Broad që përfshin ngjyrosjen e ndarjeve të ndryshme të qelizave me ngjyra fluoreshente. Ai siguron gjurmë unike të gishtërinjve të shqetësimeve qelizore, duke e bërë atë të vlefshëm për aplikime të ndryshme, duke përfshirë zbulimin e drogës.
Në prezantimin tuaj, ju përmendët se grupi juaj në Universitetin e Uppsala ka ngritur një laborator të automatizuar dhe një infrastrukturë elektronike për eksperimentet e pikturës së qelizave dhe profilizimit morfologjik. A mund të elaboroni mbi avantazhet dhe aftësitë e këtij organizimi për zbulimin akademik të barnave dhe parashikimin e MO?
Konfigurimi ynë plotësisht i automatizuar i pikturës celulare, i shoqëruar me e-infrastrukturë të fuqishme, na mundëson të gjenerojmë të dhëna me cilësi të lartë në mënyrë efikase. Ky konfigurim është veçanërisht i favorshëm për kërkimin akademik sepse zvogëlon varësinë nga zgjidhjet e kushtueshme komerciale të palëve të treta. Ndërsa ky nivel automatizimi mund të mos jetë i realizueshëm për të gjithë laboratorët akademikë, ai na lejon të prodhojmë rezultate të riprodhueshme, me burim të hapur.
Ne mund të gjenerojmë terabajt imazhe dhe gigabajt të dhëna numerike, duke krijuar një burim të vlefshëm për akademinë. Për më tepër, infrastruktura jonë siguron integritet dhe cilësi të të dhënave, duke e bërë atë të përshtatshme për aplikime të ndryshme, duke përfshirë parashikimin e Mekanizmit të Veprimit (MOA).
Ju përmendët përdorimin e profileve të 5,270 barnave dhe komponimeve të shënuara nga biblioteka e ripërdorimit të barnave SPECS për hetimin e MSH. Si ka kontribuar ky grup i gjerë i të dhënave në kërkimin tuaj dhe çfarë njohurish keni fituar prej tij?
Ky grup të dhënash, i cili është shumë i frymëzuar nga biblioteka e Qendrës së Ripërdorimit të Drogave në BROAD, ka qenë një moment historik për laboratorin tonë. Ai ofron një mori informacionesh për qëllime të ndryshme kërkimore, duke përfshirë sqarimin e MM. Duke krahasuar profilet e krijuara përmes Pikturës së Qelizës, ne mund të identifikojmë MOA të mundshme të komponimeve. Për më tepër, ne aplikojmë inteligjencën artificiale për të ndërtuar modele parashikuese që mund të parashikojnë efektet e një përbërjeje në komponentë të veçantë qelizorë, të tillë si kinazat ose receptorët.
Megjithatë, jo të gjitha barnat në bibliotekë shfaqin efektet e pritshme. Për të rritur fuqinë e grupit të të dhënave, mund të na duhet të rinovojmë eksperimente me kushte ose linja qelizore të ndryshme. Sidoqoftë, ai ka qenë një burim i vlefshëm për kërkimin tonë.
A mund të na tregoni përmes një shembulli ose rasti studimi ku pikturimi i qelizave dhe profilizimi morfologjik ishin veçanërisht ndikuar në sqarimin e mekanizmit të veprimit të një ilaçi ose përbërësi?
Kemi marrë 50 entitete të reja kimike me mekanizma veprimi të panjohur. Për të përcaktuar MoA-në e tyre, ne i ekzaminuam këto komponime duke përdorur të njëjtën qasje të Pikturës së Qelizës që përdorëm për bibliotekën e ripërdorimit të ilaçeve. Duke krahasuar profilet e këtyre përbërjeve të reja me ato të barnave të njohura, ne mund të identifikojmë MOA të mundshme.
Ky rast studimi tregon fuqinë e pikturës së qelizave dhe profilizimit morfologjik në zbulimin e mekanizmave pas komponimeve të reja, gjë që është thelbësore për përpjekjet për zbulimin e barnave.
Kredia e imazhit: tilialucida/Shutterstock.com
Kombinimi i fenomenit, AI dhe automatizimi duket të jetë një aspekt thelbësor i kërkimit tuaj. A mund të ndani disa aplikacione ose rezultate specifike ku ky kombinim është dëshmuar të jetë veçanërisht i fuqishëm në avancimin e zbulimit të barnave?
Ne kemi dy projekte të avancuara që demonstrojnë fuqinë e kombinimit të fenomeneve, AI dhe automatizimit. Në një projekt, ne synuam të gjenim ilaçe që mund të transformonin një formë agresive të kancerit të fëmijërisë, rabdomiosarkomën, në një formë më pak agresive. Ne identifikuam kandidatë premtues duke ekzaminuar komponimet dhe duke analizuar efektet e tyre duke përdorur Cell Painting dhe AI.
Në një projekt tjetër në lidhje me SARS-CoV-2, ne përdorëm metoda të ngjashme për të identifikuar komponimet me aktivitet të fuqishëm antiviral kundër virusit. AI luan një rol të rëndësishëm në hartimin e eksperimenteve efikase, analizimin e të dhënave dhe marrjen e vendimeve të informuara në faza të ndryshme të këtyre projekteve.
Në rolin tuaj si Drejtor Shkencor në Phenaros Pharmaceuticals, ju fokusoheni në shfrytëzimin e fenomeneve, inteligjencës artificiale dhe automatizimit për zbulimin e barnave. A mund të na tregoni më shumë për aspektet unike të platformës së zbulimit të ilaçeve të Phenaros dhe ndikimin e saj të mundshëm në industri?
Në Phenaros, ne po aplikojmë ekspertizën dhe teknologjitë e zhvilluara në grupin tonë kërkimor për të krijuar një platformë të zbulimit të barnave në nivel industrie. Një aspekt dallues është qasja jonë për të kryer cikle zbulimi inteligjente, përsëritëse në vend të shqyrtimit të forcës brutale. Kjo strategji redukton kohën dhe koston në zbulimin e përbërjes së plumbit.
Platforma jonë kombinon AI, automatizimin dhe fenomenin për të përshpejtuar proceset e zbulimit të barnave. Duke i bërë këto teknologji më të aksesueshme, ne shpresojmë të nxisim inovacionin dhe të përmirësojmë efikasitetin e zhvillimit të barnave në industri.
Sfondi juaj përfshin disa role udhëheqëse. Si ka ndikuar përvoja juaj në rolet drejtuese që keni pasur në të kaluarën në qasjen tuaj ndaj zbulimit të drogës dhe çfarë sinergjie shihni midis këtyre dy fushave të akademisë dhe industrisë?
Unë kam pasur privilegjin të bashkëdrejtoj dy grupe kërkimore për zbulimin e barnave fenotipike në akademi, gjë që më ka ofruar një trajnim shumë të vlefshëm. Për sa i përket lidershipit, unë dua të krijoj një mjedis ku njerëzit të ndihen pjesë e tablosë së madhe, ku ndihen të motivuar dhe mbi të gjitha, ku mund të rriten dhe të evoluojnë drejt rrugës së tyre të karrierës. Sidoqoftë, ka një ndryshim thelbësor midis akademisë dhe industrisë për sa i përket zbulimit të drogës. Në akademi, fokusi është shpesh në botimin e letrave, sigurimin e fondeve dhe eksplorimin e biologjisë së sëmundjeve. Ndërsa këto janë thelbësore, kalimi nga zbulimet akademike në barna të tregtueshme mund të jetë sfidues.
Zbulimi i industrisë së barnave fokusohet në shndërrimin e zbulimeve në barna të tregtueshme, shpesh duke kërkuar krijimin e kompanive dhe lundrimin e proceseve rregullatore. Bashkëpunimi midis akademisë dhe industrisë në zbulimin e barnave ka një potencial të jashtëzakonshëm, por ka ende punë për të lehtësuar këto bashkëpunime në mënyrë efektive.
Zbulimi fenotipik i barnave shpesh përfshin eksplorimin e sistemeve komplekse biologjike. Çfarë sfidash keni hasur në këtë fushë dhe si i keni trajtuar ato në punën tuaj kërkimore dhe industrisë?
Një sfidë e zakonshme në zbulimin e barnave fenotipike është balancimi i kompleksitetit. Fillimi me një sistem të fortë dhe të drejtpërdrejtë është thelbësor për gjenerimin e rezultateve të riprodhueshme. Ne synojmë fillimisht thjeshtësinë dhe më pas rrisim kompleksitetin ndërsa vërtetojmë gjetjet. Kjo qasje na ndihmon të ruajmë efikasitetin në procesin e zbulimit.
Lundrimi në kompleksitetin e sistemeve biologjike kërkon durim dhe vërtetim të kujdesshëm të rezultateve. Është thelbësore të arrihet një ekuilibër midis të kuptuarit të kompleksitetit dhe gjenerimit të njohurive të zbatueshme.
A mund të ndani këndvështrimin tuaj për të ardhmen e profilizimit morfologjik fenotipik dhe rolin e tij në formësimin e peizazhit të zbulimit të drogës? Çfarë zhvillimesh emocionuese parashikoni në këtë fushë?
E ardhmja e profilizimit morfologjik fenotipik është tepër premtuese. Teknologjia po piqet me shpejtësi, me një komunitet në rritje të studiuesve dhe me fokus në bashkëpunimin e hapur. Përparimet në instrumente, automatizim dhe inteligjencë artificiale po rrisin aftësitë e tij.
Kredia e imazhit: Gorodenkoff/Shutterstock.com
Unë parashikoj se do të jemi dëshmitarë të shfaqjes së vazhdueshme të aplikacioneve dhe metodologjive inovative në këtë fushë. Ndërsa kuptojmë më mirë fuqinë e profilizimit morfologjik, do të shohim më shumë përparime në zbulimin e barnave dhe mjekësinë e personalizuar.
Si dikush me një sfond multidisiplinar në shkencat e jetës, AI dhe zbulimin e drogës, çfarë këshille do t’u jepnit studiuesve dhe profesionistëve të interesuar për të ndjekur një karrierë në këtë fushë që po zhvillohet me shpejtësi?
Gjetja e vendit tuaj brenda kësaj fushe multidisiplinare është thelbësore. Specializimi në fusha si AI, automatizimi dhe fenomeni mund të jetë shumë shpërblyes pasi këto teknologji luajnë një rol kryesor në formësimin e së ardhmes së zbulimit të drogës. Këmbëngulja dhe gatishmëria për t’u përshtatur janë thelbësore pasi kjo fushë evoluon me shpejtësi.
Çfarë mesazhi apo sugjerimesh kryesore shpresoni që pjesëmarrësit e ELRIG Drug Discovery 2023 të përfitojnë nga fjalimi juaj dhe njohuritë tuaja për profilizimin fenotipik dhe zbulimin e drogës?
Shpresoj që të pranishmit të heqin tre mesazhe kryesore: Së pari, rëndësinë e krijimit të një infrastrukture të fortë për eksperimente të profilizimit morfologjik me cilësi të lartë. Së dyti, ideja se kjo infrastrukturë është e arritshme me zgjuarsi dhe këmbëngulje. Dhe së fundi, njohja e fuqisë së jashtëzakonshme që ka profilizimi morfologjik, i kombinuar me AI dhe automatizimin, për avancimin e zbulimit të barnave. Aplikacionet dhe risitë e mundshme në këtë fushë janë tepër emocionuese.
Ku mund të gjejnë lexuesit më shumë informacion?
Rreth Jordi Carreras-Puigvert
Jordi Carreras-Puigvert është profesor i asociuar në zbulimin paraklinik të barnave dhe bashkë-drejton grupin e Bioinformatikës Farmaceutike (https://pharmb.io/) në Universitetin Uppsala, Suedi.
Ai mori një MSc në Bioteknologji nga Universitat Autònoma de Barcelona, Katalunja, dhe ai mban një doktoraturë në Shkencën e Jetës nga universiteti i Leiden, Holandë. Pas një postdokumenti 2 vjeçar në Qendrën Mjekësore të Universitetit Leiden, ai mori një grant Marie Curie dhe u zhvendos në Suedi, për një postdoc të dytë në Institutin Karolinska, Stokholm. Para se të transferonte kërkimin e tij në Universitetin e Uppsala, ai ishte bashkë-drejtues i grupit të terapisë së kancerit, i fokusuar në zbulimin e barnave fenotipike, gjithashtu në Institutin Karolinska. Jordi Carreras-Puigvert është gjithashtu Drejtor Shkencor në Phenaros Pharmaceuticals (https://www.phenaros.com), një startup i parë i zbulimit të ilaçeve nga AI. Grupi i kërkimit pharmb.io është pionier në përdorimin e profilizimit morfologjik të bazuar në pikturën e qelizave për parashikimin e mekanizmit të veprimit, si dhe zbulimin akademik të barnave. Si OSHC e Phenaros, Carreras-Puigvert fokusohet në shfrytëzimin e platformës së zbulimit të barnave të kompanisë duke shfrytëzuar fenomenet, AI dhe automatizimin.