-Avec une grande aide de l’intelligence artificielle et une forte dose de contact humain, le laboratoire de Tim Cernak à l’Université du Michigan a fait une découverte qui accélère considérablement le processus chimique fastidieux de construction de molécules qui seront les médicaments, les produits agrochimiques ou les matériaux de demain.
-La découverte, publiée dans le numéro du 3 février de Science, est l’aboutissement d’années de recherche sur la synthèse chimique et la science des données par le laboratoire Cernak du Collège de pharmacie et du Département de chimie. L’objectif de la recherche était d’identifier les réactions clés dans la synthèse d’une molécule, réduisant finalement le processus à aussi peu d’étapes que possible. Au final, Cernak et son équipe ont réussi à synthétiser un alcaloïde complexe présent dans la nature en seulement trois étapes. Les synthèses précédentes avaient pris entre sept et 26 étapes. “Créer une structure chimique qui a des atomes au bon endroit pour vous donner des médicaments efficaces et non toxiques, par exemple, est délicat”, a déclaré Cernak, professeur adjoint de chimie médicinale et de chimie. “Cela nécessite une stratégie de synthèse chimique fondée sur les blocs de construction chimiques que vous pouvez réellement acheter, puis assembler à l’aide de réactions chimiques.”
-Cet accomplissement a de puissantes implications pour accélérer le développement de médicaments. Cernak a comparé la construction de ces molécules complexes à jouer aux échecs. Vous devez orchestrer une série de mouvements pour arriver à la fin du jeu. Bien qu’il existe un nombre presque infini de mouvements possibles, il existe une logique qui peut être suivie. “Nous avons développé une logique ici, basée sur la théorie des graphes, pour arriver à la fin le plus rapidement possible”, a-t-il déclaré. Cernak et ses collègues ont utilisé le logiciel de rétrosynthèse SYNTHIA, qui fournit aux scientifiques une base de données de voies, ou étapes, et des formules pour des millions de structures moléculaires. Cela a donné à l’équipe une énorme quantité de données de synthèse informatique avec lesquelles jouer.
-À l’aide d’un algorithme qu’ils ont développé pour organiser les données, les chercheurs ont identifié les étapes du parcours qui avaient un impact élevé, ou étapes clés, et les étapes qui progressaient vers l’achèvement de la synthèse mais qui étaient finalement inefficaces pour l’ensemble du processus.
“Nous espérons que cette recherche pourra conduire à de meilleurs médicaments”, a déclaré Cernak. “Jusqu’à présent, nous avons été limités dans les structures moléculaires auxquelles nous pouvons accéder rapidement avec la synthèse chimique.”
Les co-auteurs incluent Yingfu Lin, chercheur principal en pharmacie ; Rui (Sam) Zhang, doctorant en chimie ; et Di Wang, doctorante en pharmacie.
