Kimsenin testi yapmadığı bir şeyi nasıl tanımlıyorsunuz? Tasarımcı ilaçları bilinen, yasadışı ilaçların etkilerini çoğaltır, ancak kolluk kuvvetlerinden kaçınır. Bu bileşiklerin tespitten kaçınmasına yardımcı olan kimyasal yapı varyasyonları da onları vücutta öngörülemez hale getirir – ciddi sağlık sonuçları ortaya çıkaran bir kalite.
Şimdi, bir araştırma ekibi, tasarımcı ilaçların iyileştirilmiş tespiti için tahmin edilen kimyasal yapıların bir veritabanı oluşturmak için bilgisayar modellemesini kullanmıştır.
Montgomery Blair Lisesi’nde bilim, matematik ve bilgisayar bilimi mıknatıs programında yükselen bir kıdemli olan Jason Liang, 17-21 Ağustos tarihlerinde düzenlenen Amerikan Kimya Derneği’nin (ACS Güz 2025) sonbahar toplantısında ekibin sonuçlarını sundu.
Liang, “Bu hesaplamalı olarak üretilen metabolik imzalar ve istismar metabolit veritabanı (DAMD) ilaçlarını dediğimiz kütle spektrumları, yeni psikoaktif maddelerin daha kapsamlı tespit edilmesine ve tasarımcı ilaç kullanımının daha doğru gözetimine yol açabilir.” Diyor Liang.
Kötüye kullanılabilecek yasadışı bir ilaç genellikle kütle spektrumu adı verilen kimyasal “parmak izi” ile tanımlanır. Bu parmak izi, ilaç molekülünün şekli, ağırlığı ve yapısı tarafından oluşturulan bir modeldir.
Bir kişinin idrarı ilaçlar için tarandığında, bir teknisyen, numunedeki moleküllerden spektrumları bilinen ilaçlar ve metabolitler için spektrum kataloglarıyla elde etmek ve karşılaştırmak için kütle spektrometrisi adı verilen bir teknik kullanır (vücut bir ilacı parçaladığında oluşturulan küçük moleküller). Bununla birlikte, yeni psikoaktif maddeler ve metabolitlerinin genellikle mevcut veritabanlarında eşleşmeleri yoktur.
Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) Mass Spectrometri Merkezi’ne (NIST) bir istatistikçi ve veri bilimcisi olan Liang’ın akıl hocası Tytus Mak, “Bu biraz tavuk ve yumurta sorunu” diyor.
“Hiç ölçmediyseniz bu yeni ilacın ne olduğunu nereden biliyorsunuz ve ne aradığınızı bilmiyorsanız nasıl ölçersiniz? Hesaplamalı bir tahmin metodolojisini kullanmak bir çözüm bulmamıza yardımcı olabilir?”
Damd geliştirme fikri, NIST’de eski bir doktora ve Michigan Eyalet Üniversitesi’nde şu anki biyoinformatikçi olan Mak ve Hani Habra ile başladı. Bilgisayar modellemesinin, sağlık sistemlerini yükleyen bilinmeyen sentetik bileşiklerin görünüşte sonsuz iterasyonlarına ayak uydurabileceğini ve uyuşturucu gözetim girişimlerini zorlayabileceğini düşündüler. Daha sonra, 2024 yazında Mak ve Habra Liang’a onlarla çalışma konusunda yaklaştılar.
Liang, “Öngörülen bir kütle spektral kütüphanesi oluşturmak, güçlü programlama becerileri ve kimyada sağlam bir temel gerektiriyor-her ikisi de geçmişimle iyi hizalanıyor” diyor Liang.
Diyerek şöyle devam etti: “Yerel topluluk içindeki davalar da dahil olmak üzere yıkıcı aşırı doz ölümlerini öğrendikten sonra, bu proje üzerinde potansiyel olarak insanlara yardımcı olabilecek çalışmaya istekliydim.”
Bir başlangıç noktası olarak, araştırmacılar, ABD Uyuşturucu Uygulama İdaresi-Chiveed Bilimsel Çalışma Grubu tarafından ele geçirilen ilaçların (SWGDRUG) tarafından korunan kütle spektral veritabanını kullandılar. Bu veritabanı, kolluk kuvvetleri tarafından el konan 2.000’den fazla ilacın tanımlanması için güvenilir kütle spektrumları sağlar.
Daha sonra, hesaplama yaklaşımlarını kullanarak Habra, Liang ve MAK, SWGDRUG maddelerinin ve metabolitlerinin olası metabolitleri için yaklaşık 20.000 kimyasal yapıyı ve karşılık gelen kütle spektral parmak izlerini öngördü.
Ekip şu anda öngörülen kütle spektrumlarını, onları insan idrar analizlerinin veri kümelerinden gerçek spektrumlarla eşleştirerek doğrulamaktadır. Bu veri kümeleri, insan idrar örneklerinde bulunan tespit edilebilir tüm maddelerden spektrum kataloglarıdır.
Habra, bu veri kümelerinde bir eşleşme ya da eşleşmeye yakın bir şey bulmak “bize algoritmalarımızın ürettiği kimyasal yapıların ve spektrumların makul olup olmadığını anlatıyor” diyor. Daha sonra, ekip zaten toplanmış, gerçek dünya verilerini DAMD ile karşılaştıracak ve adli toksikoloji için bir kavram kanıtı gösterecektir.
Damd, bir gün mevcut yasadışı ilaç kütle spektral veritabanlarına halka açık bir takviye olabilir, bu da insan idrar örneklerinde ilaç kullanımının kanıtlarını tespit etmeyi ve tanımlamayı kolaylaştırır. Birincil uygulamalarından biri, insanların ihtiyaç duydukları tıbbi müdahaleleri almalarına yardımcı olacak bir sistem geliştirmektir.
Mak, “Birisi, farkında olmadan fentanil türevi ile kesilen bir madde almış olabilir” diyor. “Damd kullanarak, bir doktor, kişinin toksikolojik raporundan fentanil benzeri bir ilaç için güçlü adaylar olan ve tedavi planlarını bilgilendiren metabolitleri görebiliyordu.”
