NWO-subsidie voor slim computerprogramma dat speurt naar nieuwe medicijnen
De onderzoeksgroep van Gerard van Westen gaat samen met farmaceutisch bedrijf Galapagos software ontwikkelen die zelf nieuwe werkzame moleculen bedenkt. De groep ontvangt hiervoor een NWO LIFT-subsidie van 280.000 euro, waarvan 63.000 euro van Galapagos. Dat zal ook zijn expertise in biologie, chemie en informatica inzetten om het project te ondersteunen.
Veeleisend
‘Het ontwikkelen van een nieuw medicijn vanaf de start duurt gemiddeld meer dan tien jaar en kost meer dan een miljard dollar,’ vertelt Van Westen. ‘Een geneesmiddel is namelijk een molecuul dat aan veel eisen moet voldoen. Zo moet het kunnen hechten aan het doelwit in het lichaam, maar aan de andere kant geen bijwerkingen vertonen. Verder moet het ook de juiste eigenschappen hebben, zodat het goed oplosbaar is, wordt opgenomen in het lichaam, en op de juiste plek terechtkomt.’
Elkaar tegensprekende eisen
Daar komt ook nog eens bij dat verschillende eisen elkaar kunnen tegenspreken. ‘Een medicijn dat goed hecht aan het doelwit in het lichaam, is bijvoorbeeld vaak weer slecht oplosbaar,’ aldus Van Westen.
Al deze eisen maken dat tijdens het ontwikkelingsproces veel kandidaat-medicijnen afvallen. Dit gebeurt voornamelijk in de laatste fasen van het onderzoek, waarbij vrijwilligers en patiënten de potentiële medicijnen testen. Dit is voornamelijk wegens toxische effecten of een gebrek aan werking. Er wordt dus veel geld verspild aan medicijnen die het nét niet halen. Dit maakt de overgebleven medicijnen, waarvan de verkoop alle kosten moet dekken, vaak erg duur.
De perfecte balans
De zoektocht moet dus efficiënter, vond Van Westen. Daarom ontwikkelen hij en zijn collega’s nu samen met Galapagos een slim computerprogramma. Dit bedenkt zelf nieuwe moleculen die aan zoveel mogelijk eisen voldoen. ‘We gebruiken technieken en algoritmes uit de computerwetenschappen en werken dan ook samen met Michael Emmerich van het LIACS.’ Ze gebruiken een proces dat multi-objective optimisation heet. Hierbij moet de software zoeken naar de perfecte balans: een oplossing die een afweging maakt tussen alle verschillende eisen. Het is voor het eerst dat deze methode direct wordt gekoppeld aan programma’s die nieuwe moleculen ontwerpen.
‘Deze software bedenkt nieuwe structuren, geïnspireerd op bestaande succesvolle structuren,’ vertelt Van Westen. ‘Door middel van weer andere software, kunnen we vervolgens voorspellen waar in het lichaam deze moleculen zullen binden.’
Vertrouwd versus vernieuwend
Bij het genereren van deze nieuwe moleculen moeten de onderzoekers ook de afweging maken tussen moleculen die lijken op bestaande structuren en moleculen die een compleet nieuwe structuur hebben. Van Westen legt uit: ‘Grof gezegd kun je van moleculen die maar een klein beetje verschillen van de bestaande moleculen beter voorspellen hoe ze werken. Voor geheel nieuwe moleculen is deze activiteit veel minder betrouwbaar.’ Toch is er wel enige mate van verandering nodig: ‘We zijn immers op zoek naar nieuwe en betere medicijnen! Om moleculen te vinden die wel nieuw genoeg zijn, maar toch redelijkerwijs zullen doen wat we verwachten, zoeken we dus wederom naar de juiste balans. En zo komen we hopelijk tot een computerprogramma dat bijdraagt aan een beter en sneller ontwerpproces voor nieuwe medicijnen.’
'Liever vandaag dan morgen'
Ook Galapagos noemt de aanpak van Van Westen en zijn team veelbelovend. ‘Wetenschappelijke innovatie zit in het DNA van Galapagos. Deze samenwerking sluit naadloos aan op onze visie op de ontdekking en ontwikkeling van innovatieve geneesmiddelen’, zegt Pieter Stouten, directeur computationele wetenschappen bij Galapagos en projectleider van dit project voor het bedrijf. ‘Kunstmatige intelligentie kan biotechbedrijven helpen potentieel sneller en efficiënter tot veelbelovende kandidaat-geneesmiddelen te komen, en helpt daarmee vooral patiënten en de medische gemeenschap’, vervolgt hij. ‘Zij hebben namelijk nood aan innovatieve behandelingsopties, liever vandaag dan morgen.’
Galapagos ondersteunt het project financieel, en brengt tevens zijn kennis en ervaring in. Stouten: ‘Ons R&D-team zal het project mee begeleiden, maar we zullen ook onze chemische, biologische en statistische expertise aanbieden, waaronder onze ervaring in machine learning. Bovendien zal Galapagos het programma testen en inzetten in zijn eigen zoektocht naar nieuwe medicijnen. We zijn trots dat we kunnen bijdragen aan dit vooruitstrevend project.’
De NWO LIFT-subsidie wordt gefinancieerd uit het ENW PPS-fonds dat NWO beheert in het kader van het Topsectorenbeleid van de overheid. Die wil met dat beleid de innovatie in een aantal sterke Nederlandse sectoren aanjagen. Het fonds is er voor de bevordering van samenwerking en kennisoverdracht tussen kennisinstellingen en bedrijven.
LIFT staat voor Launchpad for Innovative Future Technology. Deze specifieke subsidie is bedoeld voor samenwerkingen tussen een bedrijf en een kennisinstelling. Hierbij wordt ook een deel door het bedrijsleven gefinancieerd.