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Dieses Computerprogramm macht Pharmapatente wasserdicht

Molga et al./Chem

Diese grafische Zusammenfassung veranschaulicht, wie ein retrosynthetisches Computerprogramm durch die Identifizierung und Verfolgung von Schlüsseltrennungen, die für patentgeschützte Synthesen unerlässlich sind, autonom synthetische Routen entwerfen kann, indem es zuvor veröffentlichte oder patentierte Ansätze ''navigiert''.

21.01.2019: Wege zur Herstellung von lebensrettenden Medikamenten und anderen pharmazeutischen Wirkstoffen gehören zu den am besten geschützten Geschäftsgeheimnissen in der globalen Industrie. Aufbauend auf den jüngsten Arbeiten an der Programmierung von Computern zur Identifizierung synthetischer Wege, die zu pharmazeutisch komplexen Molekülen führen, haben Forscher in Polen und Südkorea computergestützte Methoden vorgestellt, um nur synthetische Strategien vorzuschlagen, die patentgeschützte Aspekte wesentlicher Medikamente umgehen.

"Als wir dieses Projekt begannen, war ich etwas skeptisch, dass die Maschine irgendwelche brauchbaren synthetischen Alternativen finden würde - schließlich handelt es sich um Blockbuster-Medikamente im Wert von Milliarden von Dollar, und ich war mir sicher, dass die jeweiligen Unternehmen den Patentraum so dicht abgedeckt hatten, dass keine Schlupflöcher mehr blieben", sagt Senior-Autor Bartosz Grzybowski, Chemieprofessor am Ulsan National Institute of Science and Technology (Südkorea) und an der Polish Academy of Sciences sowie leitender Entwickler der organischen Synthese-Software Chematica. "Es stellt sich heraus, dass die Schlupflöcher da sind, und wir können neue retrosynthetische Wege finden, die die Patente vollständig umgehen."

Diese pharmazeutischen Patente schützen das geistige Eigentum des Unternehmens und hindern Wettbewerber gleichzeitig daran, bestimmte wichtige synthetische Lösungen zu verwenden, die sorgfältig durch Experimente entwickelt wurden, um die Ausbeute zu maximieren, die Reinheit zu erhöhen und die Kosten zu senken, wenn sie versuchen, die gewünschten Verbindungen herzustellen. Um zu praktikablen, nicht patentierten Optionen zu gelangen, "froren" die Forscher herausfordernde Teile jedes Zielmoleküls ein und zwangen den Computer, unkonventionelle, aber chemisch plausible Ansätze auf der Grundlage mechanistischer Regeln zu ersetzen. Sie testeten ihr System an drei bedeutenden kommerziellen Medikamenten mit unterschiedlichen chemischen Hürden: Linezolid, ein Antibiotikum letzter Wahl, Sitagliptin, ein Antidiabetikum, und Panobinostat, ein Wirkstoff zur Behandlung von multiplem Myelom.

In jedem Fall empfahl das Programm, wenn es ohne Einschränkungen ausgeführt werden konnte, die kommerziellen Synthesen. Aber als selbst ein paar Atome und Bindungen als unantastbar eingestuft wurden, wurde eine Innovation durchgeführt, indem die bestehenden Funktionen von Chematica genutzt wurden, um neue Pläne vorzuschlagen, die die bereits patentierten Pläne sauber umgehen. "Indem wir algorithmisch die Schlüsselbindungen lokalisieren, von denen Patente abhängen, und sie in den retrosynthetischen Bäumen von Chematica verbreiten, können wir synthetische Lösungen aus alternativen und dennoch wirtschaftlichen Ausgangsmaterialien generieren, die eine echte praktische Wirkung erzielen", sagt Grzybowski.

Die Fähigkeit von Chematica, Patenten auszuweichen, könnte auch die Art und Weise verändern, wie Chemiker mit geistigem Eigentum und Patentrecht umgehen. So könnten beispielsweise maschinengestützte Recherchen verwendet werden, um viele verschiedene Teile eines Zielmoleküls einzuschränken und radikal unterschiedliche Synthesen in einem einzigen lückenlosen Patent zusammenzufassen. Laut Grzybowski würde ein solches Patent jedoch nicht unbedingt für immer schlupflochfrei bleiben, dank der wahrscheinlichen zukünftigen experimentellen Entdeckung neuartiger Reaktionen, die das chemische Wissen durch gesunden Wettbewerb vorantreiben.

Insgesamt erhoffen sich die Forscher, dass ihre Software den Pharmaunternehmen helfen wird, ihr geistiges Eigentum besser zu schützen und gleichzeitig die Forschung und Entwicklung in der organischen Chemie zu beschleunigen, indem sie synthetische Wege anbieten, die sich von Standardansätzen unterscheiden. "Diese Arbeit veranschaulicht die Vorteile des algorithmischen Denkens von Chemikern und der Aufforderung an Informatiker, wichtige chemische Konzepte zu erfassen und Ergebnisse der chemischen künstlichen Intelligenz zu liefern, die über die Grenzen der Wissenschaft hinaus von Bedeutung sind", ergänzt Co-Autor Piotr Dittwald, wissenschaftlicher Mitarbeiter mit einer Ausbildung in Mathematik und Informatik.

Originalveröffentlichung:
KarolMolga, PiotrDittwald, Bartosz A.Grzybowski; "Navigating around Patented Routes by Preserving Specific Motifs along Computer-Planned Retrosynthetic Pathways"; Chem; 2019

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