Een groeiend aantal geneesmiddelen, zoals Ozempic, is gebaseerd op peptiden. Het verbeteren van de effectiviteit van deze peptiden, bijvoorbeeld door ze beter oplosbaar te maken in water, is een cruciaal onderdeel van de geneesmiddelenontwikkeling. Onderzoekers die hieraan werken, moeten vaak langdurig en repetitief werk verrichten dat zelfs gevaarlijk kan zijn wanneer ze met schadelijke stoffen moeten werken.

Het automatiseren van dit werk zou daarom een ​​enorme stap vooruit zijn, zowel qua snelheid als veiligheid. In eerder onderzoek ontwikkelden chemici van de UvA onder leiding van professor Timothy Noël een autonome syntheserobot die AI gebruikt om de ontdekking van nieuwe moleculen te versnellen. In een MMD TechHub-project werkt hij nu samen met universitair docent Andrea Gargano en universitair hoofddocent Bob Pirok om analytische instrumenten in de robot te integreren voor het optimaliseren van peptiden.

Zelfsturend lab

Sinds 2020 ontwikkelt de flowchemie onderzoeksgroep van Noël robotplatforms. Dit begon met RoboChem en later RoboChem flex, een nieuwe versie met geschatte kosten van slechts 5000 dollar. Noël legt uit: 'In beide gevallen willen we dat bepaalde experimenten volledig zelfstandig door robots worden uitgevoerd. Op die manier wordt de chemie veiliger en kan deze 24/7 doorgaan. Als je bijvoorbeeld 's nachts een hypothese wilt toetsen, heb je het antwoord 's ochtends al.'

Technologische ontwikkelingen zoals RoboChem kunnen een grote impact hebben op toekomstig chemisch onderzoek. Noël ziet hun technologie als een hulpmiddel dat toekomstige chemici in hun voordeel kunnen gebruiken. 'Ik ben erg enthousiast over hoe de technologie kan worden ingezet om fundamentele onderzoeksvragen te versnellen en op te lossen. Omdat wij als enigen ter wereld deze robotplatforms hebben, denk ik dat dit een geweldige investering en een strategisch voordeel is voor de UvA.'

Optimalisatie met behulp van AI

RoboChem kan de synthese van ongeveer tien tot twintig kleine moleculen in een week optimaliseren, iets waar een promovendus maanden voor nodig zou hebben. Dit doet het door de reactieomstandigheden te optimaliseren voor een zo hoog mogelijke opbrengst. AI is een cruciaal onderdeel van de robot om efficiënt en snel de meest veelbelovende reactieomstandigheden te vinden.

AI wordt specifiek gebruikt om de verbanden tussen verschillende chemicaliën te begrijpen, legt Noël uit. 'In een chemische reactie werken sommige chemicaliën samen, terwijl andere elkaar tegenwerken. Wanneer mensen dit bestuderen, veranderen ze meestal één factor tegelijk om deze verbanden te begrijpen. Een AI-algoritme kan die verbanden veel efficiënter leggen.'

Samenwerking

Binnen het MMD TechHub-project willen de onderzoekers RoboChem hergebruiken voor de optimalisatie van peptiden. Deze RoboBioConjugator zal geïntegreerde analyse-instrumenten hebben voor peptideanalyse. Omdat peptiden veel grotere moleculen zijn dan de kleine chemicaliën waarmee RoboChem momenteel werkt, vereist dit een heel andere aanpak.

'Daarom is de samenwerking met Andrea en Bob zo belangrijk', zegt Noël. 'Je moet echt weten hoe je peptiden analyseert voordat je met het onderzoek kunt beginnen. MMD heeft in het project geïnvesteerd om deze samenwerking beter te stroomlijnen.'