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具有Google抗重力的代理化学信息学

来源:DeepMind · 发布时间:11-04 · 由 AI图鉴每小时自动聚合

学习Google抗重力和我们的化学信息学技能如何加速药物发现工作流程,搜索复合物,并提出新颖的刚性宏观循环。

具有Google抗重力的代理化学信息学

设计新药需要从图表,数字和文献中整理复杂的数据,培训预测模型,以及提出候选分子来合成——一个单一迭代的工作流程通常需要数天。

在这里,我们展示Google抗重力,装备我们新的化学信息学技能,如何加速药物发现工作流程。 使用现实世界的肺癌治疗方法,agent通过数千种化合物进行搜索,进行匹配的分子配对分析,并在短短一个小时内提出带有合成途径的新型刚性宏观循环。

化学是科学最丰富的公共记录之一,它提供了一个将物理和数学与生命和环境科学联系起来的共同代表。 分子及其转化无处不在,并塑造着日常生活。

尽管在化学信息学上取得了几十年的进步,但化学家仍然花费过多的时间对数据进行纠缠,这一过程由于分子可以从许多方面得到体现而复杂化:从文字描述到图像或数据结构。 同样的分子可以作为一个IUPAC名称出现在论文中,在专利中作为马库什结构,或者在目录中作为结构数据文件(SDF)出现。 先进的化学信息系统必须能够统一这些来源,并处理其中可能发生的许多错误。 这个任务没有误差的空间 — — 改变一个单一的原子或结合,你完全描述了一种不同的化合物,使有希望的抑制剂或催化剂惰性。

为了让科学家专注于假设而不是数据争吵,我们为Google抗重力建造了一套化学信息学技能套件,把表面变成一个合作的科学工作台,可以充分获取计算化学家和实验长凳化学家的本地工具。

这些技能还创造了一种分工,即基础语言模型处理工作流程的管弦,数据库导航和科学推理,而决定性化学工具则执行分子计算。 基于RDKit的开源化学信息学工具箱由全球贡献者团体开发,20年来与来自ChEMBL和PubChem的资源连接,技能领域最佳做法直接输入agent的工作流程。

固定软盘分子

在这个技术的走法中,我们强调一种提高药物疗效的经典药用化学技术:刚性化。

药物分子可能很复杂,常常通过可旋转的结合将多个亚结构联系起来。 这些结合使分子扭曲成许多立体形状(构型),使其在溶液中“软”化。 然而,为了绑定目标,软盘分子必须锁定在单一的活性形状中。 失去这种行动自由就意味着要处以热带刑罚,这削弱了捆绑的亲和,降低了效力。

为了解决这个问题,药用化学家经常通过添加新的结合来僵化分子。 由单一可旋转的联结连接的两个子结构可以曲折成许多配体,但会增加第二个联结将它们捆绑在一起,从而大大限制了它们如何在三维空间中移动。 通过将这种结合放在正确的位置上,化学家可以将分子锁在绑定目标所需的精确形状中。 这种通常称为“预先支付热带费用”的战略能够大大增强效力。

在这方面,我们将集中处理一个众所周知的、成功的僵化案例。 药物crizotinib是一种第一代小分子的tyrosine kinase抑制剂(TKI),用于治疗某些形式的非小细胞肺癌。 在Crizotinib,有五大可转债券。 Lorlatinib是第三代小分子TKI,类似于crizotinib,但在它的末端被循环,将有效可旋转的债券数降低到零,导致其他效应中的强性更高。

协作情报

我们将要求agent通过文献搜索这些药物及其类似物。 agent具有抗重力的Cheminformatics技能,能够从这些文件中提取分子,将它们与报告的数据联系起来,并为下游分析准备化合物。

为了进行更深入的探索,agent 发布是一个交互式的查看器,显示被整理的化合物,其相关数据,以及可定制的散块地块。 例如,用宏观循环状态的颜色来设计可旋转债券的威力,即时的揭示,像lorlatinib这样的宏观循环往往具有较少的可旋转债券和更高的威力。 最终,我们设计这些技能不仅是为了扩大agent的化学能力,而且也是为了让用户-agent合作无缝。

在下载和整理所有数据后,agent能够进行更先进的分析,以支持计算化学家的工作。 作为下一步,我们将进行相应的分子配对分析,这是药用化学中用来将小的,离散的改变对分子的影响隔离开来的一种技术,方法是比较只有这种变化才不同的分子配对。 agent也独立地建议进行这种分析,因为我们期望数据集包括许多信息配对。 我们还将要求agent利用它的分子机器学习能力来建立预测模型。

配对的分子配对分析(MMPA)比较了许多不同的分子配对是否被环化。 分析结果显示,循环会减少可转债券的数量,同时如预期的那样普遍提高效力。 agent还利用不同的功能集和模型架构,建造了大量的强力模型,并在一个被搁置的集合上加以验证。 这些技能为agent提供了如何最好地构建分子机器学习模型的指导——例如,agent会经常使用时间顺序的分裂,对较老的化合物进行培训以预测较新的化合物,当有了这种信息时,但可以回落到脚手架分裂来更好地估计通用性。

最后,我们请agent在其学习的基础上设计新的,改进的宏观循环,它推荐涉及不同化合物的多种反应和合成途径。 agent可以用AlphaFold或分子动力学模拟等物理技术来准备这些化合物进行进一步的分析。

完成分析后,结果可以多种形式输出,准备装入许多行业标准化学软件包。

同时,还必须知道这些工具不能做什么。 片面数据,片间化验噪声,以及狭窄的动态范围限制了即使是最强大的模型的预测精度;计算设计是可测试的假说,而不是成品药物。 借助抗重力的化学信息学技能,药物发现科学家可以更快地生成得到更有力支持的设计假设,但每个拟议设计都必须进行合成和实验验证。

研究人员作出有意义的科学决定的速度正在加快。 不久以前,在此展示的工作流程需要几天时间,需要大量的计算专门知识。 使用反重力作为科学工作台,可以使计算和实验化学家们加速工作流程,并专注于真正重要的问题。

鸣谢

化学信息学技能在今天的Google抗重力上可以得到。 下载Antigravity App并安装Science插件开始使用这些技能。 探索科学在这里使用案例。

您也可以以企业用户的身份从化学信息学开始,选择“ 使用商业账户 ”,用您的 Google Cloud 证书登录到应用程序。

为了进一步加快研究步伐,我们免费提供1万名科学家在Google反重力系统中的最高使用水平,为期6个月(滚动上船),但需符合资格、能力和选择条件。 申请现已开放。

我们谨感谢下列小组成员的贡献:菲利普·拉德林斯基、阿尔滕·索博列夫、维多利亚·约翰斯顿、汉娜·基利-科林斯、扎卡里·吴、王朱、杰克·登格尔、阿德里亚娜·费尔南德斯·拉腊、恩加恩·瓦朗、道格·弗里茨、云汉·徐、塞巴斯蒂安·诺沃津、普希米特·科赫利。

本文由 AI图鉴自动抓取并翻译,版权归原作者所有;如需查看原文请点下方链接。

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