Om du letar efter en nål i en höstack, det är bäst att veta hur hö ser ut. Ett internationellt team av forskare har tillämpat denna idé på sökandet efter nya läkemedel, utveckla en teknik som minskar chanserna att helt enkelt återupptäcka kända föreningar.

I en artikel som publicerades idag i tidskriften Naturkommunikation , forskare från Carnegie Mellon University; University of California, San Diego; och St. Petersburg State University i Ryssland beskriver ett nytt sätt att söka i stora förråd av föreningar producerade av mikrober. Genom att analysera masspektra för föreningarna, de kunde identifiera kända föreningar i förvaret och eliminera dem från ytterligare analys, fokusera istället på de okända varianterna – nålarna i höstacken – som potentiellt kan vara bättre eller effektivare antibiotika, läkemedel mot cancer eller andra läkemedel.

På bara en vecka, körs på 100 datorer, algoritmen, kallas Dereplicator+, sorterade genom en miljard masspektra i Global Natural Products Sociala molekylära nätverk vid UC San Diego och identifierade mer än 5, 000 lovande, okända föreningar som förtjänar ytterligare undersökning, sa Hosein Mohimani, biträdande professor vid CMU:s beräkningsbiologiska institution och första författare till artikeln.

Algoritmen som driver denna molekylära sökmotor är nu tillgänglig för användning av alla utredare för att studera ytterligare förråd.

Förr, masspektrometridataförråd har underutnyttjats eftersom det var svårt att söka igenom dem och eftersom dessa ansträngningar hittills har plågats av höga återupptäcktshastigheter av kända föreningar.

"Det är otroligt hur många gånger människor har återupptäckt penicillin, " sa Mohimani.

Analysera föreningarnas masspektra - i huvudsak, en mätning av massorna i ett prov som har joniserats – är ett relativt billigt sätt att identifiera eventuella nya läkemedel. Men befintliga tekniker var till stor del begränsade till peptider, som har enkla strukturer som kedjor och öglor.

"Vi tittade bara på toppen av isberget, " sa Mohimani.

För att analysera det större antalet komplexa föreningar som har intrasslade strukturer och många slingor och grenar, forskarna utvecklade en metod för att förutsäga hur en masspektrometer skulle bryta isär molekylerna. Börjar med de svagaste ringarna, metoden simulerade vad som skulle hända när molekylerna gick isär. Använder 5, 000 kända föreningar och deras masspektra, de tränade en datormodell som sedan kunde användas för att förutsäga hur andra föreningar skulle brytas ned.

Mohimani sa att Dereplicator+ inte bara kan identifiera kända föreningar som inte behöver undersökas ytterligare, men det kan också hitta mindre vanliga varianter av de kända föreningarna som sannolikt skulle förbli oupptäckta i ett prov.