Lineas de investigación sobre el área de simulación
Interpretación de estruturas moleculares
1. Software de interpretación de estructuras moleculares
Pablo Monje
Químico de Aplicaciones
Mestrelab Research SL
2. ¿Qué es MESTRELAB?
MESTRELAB RESEARCH es una empresa que surge como una spin-off
del departamento de química orgánica de la USC y que proporciona
herramientas orientadas a sistemas analíticos y quimioinformáticos
para el análisis químico y biomolecular.
Nuestro objetivo es dar soporte a laboratorios open access, (tanto a
nivel Universitario como industrial) para maximizar su productividad,
minimizando los tiempos de trabajo.
3. Sedes
Sedes y Distribuidores
La sede central de Mestrelab está en
Santiago, desde donde se llevan a cabo los
trabajos de I+D+i y se coordinan las tareas Hereford
(Reino Unido)
comerciales y de soporte técnico.
Para abordar con mayor eficacia las San Diego
necesidades del mercado europeo y
americano, disponemos de dos
delegaciones comerciales
Adicionalmente, para llegar a un mayor número
de clientes posible, tenemos acuerdos de
distribución con numerosas empresas, Santiago
destacando entre ellas Varian Inc., una de las dos
empresas fabricantes de equipos de RMN más
importantes del mundo y CambridgeSoft,
empresa líder a nivel mundial en software de
química.
4. Los avances tecnológicos y nuestras
capacidades de innovación son los
pilares claves que nos han posicionado
como un referente tecnológico en el
mercado de software analítico y
quimioinformático.
Somos una empresa fundamentalmente
exportadora ya que más del 90% de
nuestras ventas tienen lugar fuera del
estado español. La
distribución de las ventas de la compañía
se detalla a continuación:
Exportaciones a Estados Unidos – aprox. 40%
Otros países de la UE – aprox. 35%
Asia y Oceanía – aprox. 10%
España – aprox. 10%
Otros países (Latinoamérica, Rusia, Oriente Medio y África) – aprox. 5%
5. Algunos clientes destacados
Los clientes de MESTRELAB RESEARCH van desde grandes corporaciones
farmacéuticas y químicas, pasando por instituciones gubernamentales y
universidades. Como ejemplos significativos a continuación se muestran algunos de
nuestros clientes máis importantes :
Harvard
Oxford MIT
6. Productos:
RMN, Simulación Cuántica, LC/GC/MS, Base de Datos, Verificación...
Mestrelab ofrece un conjunto de soluciones informáticas y servicios de consultoría
orientadas a la interpretación molecular (análisis elucidación y verificación
estructural, etc) que se encuentran integradas en la plataforma Mestre Nova.
Mestre Nova NMR Mestre Nova NMRPredict Mestre Nova GC/LC/MS
Solución informática para el Predicción teórica de Procesado, análisi s e
procesado, análisis y simulación espectros de RMN a partir de interpretación de datos de
cuántica de datos de estructuras moleculares cromatografía líquida y
Resonancia Magnética Nuclear utilizando diferentes gaseosa y datos
de una y varias dimensiones. algoritmos (Redes Neuronales, espectrométricos
parametrización de grupos
funcionales, etc)
MestRe Nova Database MestRe Nova ASV Mspin
Aplicación para el Aplicación para la verificación Simulación teórica de
almacenamiento y búsqueda de estructuras molecular a propiedades magnéticas de
de espectros de RMN y de partir de sus espectros de estructuras moleculares,
Masas RMN y de Masas incluyendo la predicción de
constantes de acoplamento
escalares y dipolares, así como
efectos NOE.
8. MestRe Nova NMR:
Solución informática para el procesado, análisis y simulación cuántica de datos
de Resonancia Magnética Nuclear de una y varias dimensiones.
El químico solo necesita seleccionar su espectro y Mnova lo procesará
automáticamente (tanto en una como en dos dimensiones).
10. Mestre Nova NMRPredict
Predicción de espectros de RMN a partir de una estructura molecular,
utilizando o Hamiltoniano cuántico de RMN y redes neuronales entrenables.
12. Mestre Nova NMRPredict
A través del uso de simulaciones basadas en cálculos de mecánica cuántica
se pueden mostrar acoplamientos fuertes para cualquier sistema de
espines.
13. Mestre Nova MS
Procesado, análisis e interpretación de datos de cromatografía líquida y
gaseosa y datos espectrométricos
15. Mestre Nova ASV
Mnova Automatic Structure Verification (ASV) es una nueva
herramienta para la verificación estructural por RMN.
ASV evalua una serie de parámetros (GSD, reconocimiento de disolventes,
identificación de impurezas, predicción de multipletes y desplazamientos
químicos, etc…) y aplica un sistema de resultados dando un Sí/No/No sé.
Esta herramienta es muy útil para
químicos que necesitan validar sus
estructuras moleculares a partir de sus
espectros de RMN y/ Masas, tanto de
forma individual como por lotes.
16. Mestre Nova ASV
Sistema de resultados:
Positivo (verde); negativo (Rojo);
No sé la respuesta (Amarillo) y
colores intermedios.
17. Mestre Nova ASV y DB
Almacenar resultados de verificación en una base de datos.
19. Problema práctico:
Mejora de la productividad de la
Industria farmacéutica usando
elucidación y verificación estructural
20. Las industrias farmacéuticas y biotecnológicas se enfrentan actualmente
a retos muy importantes que se traducen en la externalización a terceros de
muchas de sus operaciones de investigación y desarrollo, con el fin de
concentrar sus recursos en aquellas áreas donde están en condiciones de
maximizar la producción.
Como resultado de esto, se necesita estandarizar al
máximo posible todos los formatos y datos que se
manejan, para mantener intactos los controles de
calidad, optimizando así el intercambio de
información y maximizando la productividad.
Otro desafío, que afecta, entre otros, el dominio de los datos analíticos, es la
reducción de la dotación de equipos de apoyo interno. En el caso de datos
analíticos, esto significa que, si bien los progresos alcanzados en cuanto a
las capacidades de hardware y de automatización nos permiten
generar grandes cantidades de datos analíticos; nos aparece un cuello de
botella por la limitada capacidad de los departamentos de análisis para
interpretar todos esos datos; convirtiéndose en muchos casos en un
objetivo inalcanzable.
22. Nuestras soluciones se basan en un conjunto de premisas para
mejorar la productividad y los resultados empresariales:
El tiempo del químico es muy valioso y debe aprovecharlo en
diseñar y llevar cabo reacciones.
Los grupos de análisis químico no tienen la capacidad para
interpretar todos los datos generados tanto interna como
externamente.
Tener a dos científicos haciendo el mismo trabajo es una pérdida
de recursos y de productividad.
La información existente en la organización debe estar disponible a
todos los investigadores para optimizar los resultados.
La identificación de los compuestos es un pilar fundamental en la
producción de los departamentos I+D.
Los softwares deben ser usados siempre que sea posible para
automatizar los procesos rutinarios de forma que el trabajo
humano sea empleado para tareas de mayor valor productivo.
23. Para poder abarcar todos los puntos anteriores, hemos desarrollado
un conjunto de herramientas muy fléxibles que sea capaz de
identificar y validar la estructura de los compuestos sintetizados en el
proceso incial de descubrimiento de fármacos (drug discovery).
Errores en este proceso incial de identificación estructural pueden ser
muy costosos, generando a su vez errores adicionales y desastrosas
pérdidas de tiempo y de dinero en las líneas de producción.
24. Nuestro producto da solución a estos problemas de forma automática,
proporcionando una integración perfecta para cualquier tipo de laboratorio
de RMN y de CL/MS (independientmente del formato o del fabricante del
equipo).
Un único programa para procesar todos los espectros, evitando que los
químicos pierdan el tiempo en aprender a utilizar los distintos softwares de
cada equipo.
25. El programa aceptará cualquier conjunto de datos de RMN y CLMS así
como posibles candidatos moleculares.
Toda esta información se utilizará para confirmar o descartar posibles
estructuras moleculares.
Una vez concluído el análisis, se generará un informe
automáticamente y se guardará la información en una base de datos.
26. La consecuencia de esto es un proceso donde los servicios análiticos
centrarán sus esfuerzos sólo en aquel pequeño porcentaje de datos para los
que el programa ha marcado como problemáticos y que necesitan de
revisión.
Así las decisiones se podrán tomar más rápidamente, minimizando errores y
eliminando los cuellos de botella.
Los químicos podrán enviar los compuestos sintetizados para su registro en
una base de datos. El departamento de análisis cogerá todos los espectros
llegados a la base de datos (por ejemplo en la última semana) y hará una
verificación automática con todos los compuestos existentes en la base de
datos. Finalmente se registrará la información válida y se enviarán informes a
los químicos con aquellos compuestos fallidos para ser revisados.
27. La elucidación estructural de compuestos desconocidos y la caracterización de
impurezas puede ser muy laboriosa. Para ello proporcionamos las
herramientas que aseguren que no se pierde ninguna información de otros
estudios previos, utilizando todas las bases de datos disponibles en la
organización.
28. CASO DE ESTUDIO
El programa se utiliza de diferentes formas según las necesidades de
trabajo del cliente.
Abordaremos algunos ejemplos prácticos de aplicación de nuestras
herramientas para optimizar la producción en procesos críticos.
CASO A: Laboratorio de acceso abierto (open access) y registro de
compuestos
El cliente A tiene un departamento de química de moléculas pequeñas
(150 químicos) con un laboratorio de acceso abierto, donde cada químico
envía sus muestras para analizar y estudiar sus resultados. A partir de estos
resultados se generan una serie de informes y tras confirmar la estructura
molecular, se envía el compuesto a un registro.
29. Con nuestras herramientas, el proceso del químico permanece
invariable.
Sin embargo desde el punto de vista del registro, todas las estructuras
propuestas son validadas automáticamente, rechazando las que no
pasan por el proceso de verificación, remitiéndoselas de nuevo al
departamento de análisis.
Este departamento revisará los datos y registrará aquellos válidos,
mientras que tratará de elucidar aquellos espectros para los que no se
encontraron verificaciones positivas, ayudándose para ello de espectros
o compuestos similares que puedan exisitir en la base de datos, para
finalmente notificar el resultado al químico correspondiente.
30. Caso B: Asegurar y gestionar la calidad de colaboradores externos
El cliente B tiene una gran red de colaboradores externos para
sintetizar posibles candidatos de fármacos. Tradicionalmente estos
colaboradores proporcionaban una batería de compuestos con su
estructura validada en formato PDF para cada uno de los
compuestos. Sin embargo el cliente B, no tiene recursos suficientes
para revisar todos los informes en PDF y verificar su estructura
molecular.
Además como los recibe en formato PDF, no puede reprocesarlos o
hacer búsquedas en bases de datos. Tampoco podría identificar
cualquier posible ateración de los datos.
Con nuestros productos solucionamos este problema, ya que todos
los datos son evaluados automáticamente, incluyendo porcentajes
de pureza para asegurar que los compuestos cumplen con los
standards de calidad acordados.
31. Así los compuestos impuros o los que no pasan por los procesos de
verificación se remiten al departamento de análisis para su
inspección.
El proveedor es informado para que tome las decisiones permitentes
en cuanto a la remuneración del colaborador externo, por haber
caracterizado erróneamente o enviado compuestos impuros.
Por otro lado, los compuestos puros y bien caracterizados se registran
y entran en la siguiente fase de I+D.
Siguiendo este método se pueden analizar unas 1500 estructuras en
una noche.
32. BENEFICIOS
Los beneficios alcanzados con estas herramientas se podrían resumir en:
Capacidad para manejar compuestos y muestras perfectamente, tanto
internamente como con colaboradores externos, dentro de un único
software.
Calidad de datos asegurada y garantizada en los procesos de
descubrimiento y desarrollo.
Aprovechamiento del conocimiento de los espectros en toda la
organización y sus colaboradores, optimizando el flujo de información
para que la toma de decisiones sea más rápida y precisa.
Eliminación de cuellos de botella en los análisis, con alta calidad y
capacidad para tratar un mayor volumen de compuestos.
Optimización de la productividad a través de la automatización.
Acceso a la información en cualquier momento y desde cualquier parte.
33. Gracias por vuestra atención!
Preguntas?
Pablo Monje
pablo@mestrelab.com
http://www.mestrelab.com
