Chematica是一款基于人工智能的分子合成设计软件,可以用于设计制定同一多种不同合成途径,以便在某种原料出现供应短缺时,提供替代合成方案。例如,该软件可以提供多种合成羟氯喹(hydroxychloroquine )和雷姆昔韦(remdesivir)的途径。
“我们一直对制药业少数几种合成路线沾沾自喜,因为我们认为原料的供应是有充分保障的。但是如果某种紧急大量需求的分子合成原料出现短缺,我们就需要通过备用途径来合成所需分子。我们需要其他途径或应急计划来制造所需的分子。’’ Chematica的作者Bartosz Gryzbowski说。瑞典阿斯利康(AstraZeneca)从事药物预测科学研究的Per-Ola Norrby表示,Chematica在过去的几十年间取得了巨大的成就,“该软件可以帮助有经验的化学家高效的设计多种不同的合成路径。这对于全球流行病中药品的供应是一个巨大优势” 。
Gryzbowski和他的团队已经报道了多种使用不同简单易得原料合成羟氯喹和瑞昔地韦的途径。相比人力设计这些路径,使用chematica软件要简单高效的多。 对于remdesivir,该软件提出了廉价且可商购的化合物氨基吡咯并三嗪(5.5美元/克)和核糖内酯(5.7美元/克),分别作为该分子的N-杂环和C-芳基核苷基团的原料。然后可以通过向核苷的内酯中添加有机金属试剂来合并这些部分。建议使用三种不同的受保护的丙氨酸衍生物(每克0.25-0.31美元)作为制备氨基酸部分的原料,该部分可通过磷酸化步骤与分子的其余部分偶联。
图1:使用Chematica设计的remdesivir的合成路径
“尽管该平台提供了绕开专利途径的功能,但是现在说可以绕开专利途径为时过早,” 美国Grüneberg and Myers律师事务所的专利律师Richard Chinn评论道。“专利权利要求解释是理解专利范围所必需的,它基于权利要求术语的一般含义,根据专利说明书中的描述和专利局之前的论点来看,该过程可能不在此计算机分析的范围。不了解专利权利要求的范围而获得绕过专利权利的路线,可能会不必要地消除潜在的路线。“
但是,Gryzbowski解释说,该软件本身并不会分析专利。“在要求程序绕过专利权利之前,人类化学家会仔细审查并输入专利路线。该程序的确会重新发现先前获得专利或已发布的路线,但会发现许多其他路线。如果遇到问题,肯定不是提供的可选途径太少,而是可选项太多了。”
Gryzbowski说,他的团队愿意对其他潜在的抗Covid-19药物进行无偿的类似合成分析。他鼓励工业界和学术界的研究人员使用像Chematica这样的程序来制定其他药物的应急计划。“如果有一个可以用来给您提出想法的工具,而且只需要15-20分钟,那为什么不用呢?!”