Neues Christian Doppler Labor
Biowissenschaften: Künstliche Intelligenz zur Vorhersage von Wirkstoffeigenschaften
Am 7. Dezember 2022 eröffnet das neue Christian Doppler Labor für Molekulare Informatik in den Biowissenschaften (CD-Lab MIB). Unter der Leitung von Johannes Kirchmair vom Department für Pharmazeutische Wissenschaften der Universität Wien werden innovative maschinelle Lernverfahren für die moderne Wirkstoffforschung entwickelt. Parallel dazu forschen Wissenschafter*innen an der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) an Simulationsmethoden für Molekülstruktur-basierte Verfahren. Somit arbeiten Expert*innen aus der Biologie, Chemie, Pharmazie und den rechnergestützten Wissenschaften interdisziplinär zusammen. Unternehmenspartner von Seiten der Industrie sind Boehringer Ingelheim RCV und die BASF SE. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW).
Künstliche Intelligenz und moderne Simulationsmethoden spielen eine immer bedeutendere Rolle in den Biowissenschaften. Sie kommen heute in praktisch allen Phasen der Wirkstofffindung und -optimierung zum Einsatz. So können beispielsweise die therapeutische Wirksamkeit und toxikologische Sicherheit von Arzneistoffkandidaten oder auch die Verteilung und Effektivität von Agrochemikalien in Nutzpflanzen mit zunehmender Genauigkeit vorhergesagt werden. Das Potenzial dieser computerbasierten Methoden wird bisher jedoch bei weitem noch nicht voll ausgeschöpft. Einer der Hauptgründe hierfür ist die Tatsache, dass die Entwicklung und Validierung dieser Methoden an die Verfügbarkeit großer Mengen an hochwertigen Daten geknüpft sind, deren Erhebung zeit- und kostenintensiv ist und den datenschutzrechtlichen Regelungen entsprechen muss.
Molekulare Informatik soll Weg zu innovativen Wirkstoffen ebnen
Ziel des neuen Christian Doppler Labors ist es, die Grenzen des maschinellen Lernens und der molekularen Simulation für die Vorhersage der biologischen und chemischen Eigenschaften von Wirkstoffmolekülen zu erweitern. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten Johannes Kirchmair, Leiter der Forschungsgruppe für Computerbasierte Wirkstofffindung und Molekulares Design und Thierry Langer, Leiter der Forschungsgruppe für Chemieinformatik (beide Universität Wien), und Chris Oostenbrink, Leiter der Forschungsgruppe für Molekulare Modellierung und Simulation an der BOKU, eng zusammen. Dabei können die Wissenschaftler*innen auf große Datenmengen, Forschungsinfrastruktur und Expertise der Unternehmenspartner Boehringer Ingelheim RCV und BASF SE zurückgreifen. "In diesem CD-Labor werden wir die Leistung und Anwendbarkeit computerbasierter Methoden durch die Verschmelzung der Medizinal- und Agrochemie, gepaart mit innovativen Algorithmen, maximieren", erklärt Johannes Kirchmair.
Chris Oostenbrink von der BOKU erläutert: „In unserem Modul des neuen CD Labors geht es vor allem um die strukturbasierte Modellierung von aktive Verbindungen. Wir werden uns die Wechselwirkungen zwischen potenziellen Wirkstoffen und Proteinne anschauen und dabei die Struktur und Dynamik von Proteinen in Betracht ziehen. Dabei verwenden wir neueste Methoden, um die freie Bindungsernergie zu berechnen und auch maschinelles Lernen, um besonders komplizierte Wechselwirkungen noch besser beschreiben zu können. Die Forschung ist cutting edge und es freut uns besonders, dass die Firmenpartner*innen das auch so sehen."
Ministerium fördert anwendungsorientierte Grundlagenforschung
„Österreich hat sich in den vergangenen Jahren zu einem wichtigen Zentrum der europäischen Life Science-Szene entwickelt. Insgesamt mehr als 900 Unternehmen aus den Bereichen Biotech, Pharmaindustrie und Medizintechnik sichern heimische Arbeitsplätze und treiben die Innovationskraft des Landes voran. Das neue CD-Labor forscht an modernen Wirkstoffen am Computer statt im Labor. Das ist ein Zukunftsthema“, sagt Eva Landrichtinger, Generalsekretärin des Bundesministeriums für Arbeit und Wirtschaft. „Die Vorteile sind vielfältig: schnellere Entwicklungszyklen, optimierter Ressourceneinsatz, geringere Kosten und die Chance auf die Entwicklung von Präzisions- und personalisierten Medikamenten. Mit der Erforschung der nötigen Grundlagen wird dieses CD-Labor zur Zukunft der Wirkstoffentwicklung ebenso beitragen wie zur Sicherung des Life-Science und Biotech-Standortes Österreich“, so Landrichtinger.
Über Christian Doppler Labors
In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben. Hervorragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW).
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas und die größte Forschungsinstitution und Bildungsstätte Österreichs. Rund 7.500 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten vernetzt an 20 Fakultäten und Zentren an neuen Lösungen und leisten einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Gesellschaft. Das neu eröffnete CD-Labor ist bereits das achte CD-Labor an der Universität Wien.
Die BOKU ist mit 2.200 Wissenschafter*innen und 11.000 Studierenden eine der führenden Life-Sciences-Universitäten Europas. Dank der Verknüpfung von Naturwissenschaften, Technik sowie Sozial- und Wirtschaftswissenschaften zeichnen sich Forschung und Lehre durch eine ganzheitliche Herangehensweise an Problemstellungen aus. An der Universität für Bodenkultur Wien gibt es aktuell fünf CD-Labors sowie drei externe Module.