Konferenzbeitrag
Algorithmische Methoden für kombinatorische chemische Bibliotheken
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Datum
2023
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Verlag
Gesellschaft für Informatik e.V.
Zusammenfassung
Computergestützte Methoden sind seit Jahrzehnten ein integraler Bestandteil des Wirkstoffentwurfs. Hierfür werden große Molekülmengen digital prozessiert und zusammengefasst. Diese chemischen Bibliotheken werden beispielsweise nach Molekülen durchsucht, die interessante Eigenschaften im Rahmen einer bestimmten Anwendung aufweisen und als Leitstruktur für ein neues Medikament innerhalb eines Forschungsprojekts verwendet werden könnten. Hierbei spielt sowohl die Qualität als auch die Quantität der in einer Bibliothek enthaltenen Moleküle eine entscheidende Rolle. Klassischerweise wird die Molekülmenge einer Bibliothek enumeriert repräsentiert und durchsucht, das heißt jedes Molekül wird einzeln betrachtet. Dadurch skaliert der benötigte Speicherplatz und die beanspruchte Rechenzeit für die Durchsuchung der Bibliothek linear mit der Anzahl der enthaltenen Moleküle. In dieser Dissertation werden neuartige algorithmische Verfahren und Datenstrukturen entwickelt, die einen kombinatorischen Ansatz verfolgen. Dabei werden Ideen aus der kombinatorischen Chemie aufgegriffen: Durch eine begrenzte Menge chemischer Bausteine und Reaktionen wird ein kombinatorischer Raum von Produkten implizit aufgespannt, der diese um mehrere Größenordnung übersteigen kann. Die so gebildeten kombinatorischen Bibliotheken sind in der Lage mit weniger Ressourcen eine weitaus größere Anzahl von Molekülen abzubilden als klassische enumerierte Bibliotheken. Die drei in der Dissertation erarbeiteten algorithmischen Verfahren bieten jeweils neue Funktionalitäten für kombinatorische Bibliotheken und sind mit diesem Ansatz in der Lage auf Milliarden von Molekülen effizient zu operieren.