interpretación de estruturas moleculares
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Software de interpretación de estructuras moleculares
Pablo Monje Químico de Aplicaciones
Mestrelab Research SL
¿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.
Sedes y Distribuidores
Hereford (Reino Unido)
Santiago
San Diego
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 comerciales y de soporte técnico. Para abordar con mayor eficacia las 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, 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.
Sedes
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%
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
MIT Oxford
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.
Solución informática para el procesado, análisis y simulación cuántica de datos de Resonancia Magnética Nuclear de una y varias dimensiones.
Mestre Nova NMRPredict
Predicción teórica de espectros de RMN a partir de estructuras moleculares utilizando diferentes algoritmos (Redes Neuronales, parametrización de grupos funcionales, etc)
Mspin
Simulación teórica de propiedades magnéticas de estructuras moleculares, incluyendo la predicción de constantes de acoplamento escalares y dipolares, así como efectos NOE.
Mestre Nova GC/LC/MS
MestRe Nova Database
Aplicación para el almacenamiento y búsqueda de espectros de RMN y de Masas
Mestre Nova NMR
Procesado, análisi s e interpretación de datos de cromatografía líquida y gaseosa y datos espectrométricos
MestRe Nova ASV
Aplicación para la verificación de estructuras molecular a partir de sus espectros de RMN y de Masas
Multiplataforma (Windows, Mac y Linux)
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).
MestRe Nova NMR:
Mestre Nova NMRPredict Predicción de espectros de RMN a partir de una estructura molecular, utilizando o Hamiltoniano cuántico de RMN y redes neuronales entrenables.
Mestre Nova NMRPredict Errores medios en torno a 0.2 ppm en 1H y 2.0 ppm en 13C
Predicción
Experimental
A través del uso de simulaciones basadas en cálculos de mecánica cuántica se pueden mostrar acoplamientos fuertes para cualquier sistema de espines.
Mestre Nova NMRPredict
Mestre Nova MS Procesado, análisis e interpretación de datos de cromatografía líquida y gaseosa y datos espectrométricos
Mestre Nova MS Identificación molecular a partir de bibliotecas de estructuras
Mestre Nova ASV Mnova Automatic Structure Verification (ASV) es una nueva herramienta para la verificación estructural por RMN.
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.
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.
Mestre Nova ASV
Sistema de resultados: Positivo (verde); negativo (Rojo); No sé la respuesta (Amarillo) y colores intermedios.
Mestre Nova ASV y DB Almacenar resultados de verificación en una base de datos.
Mestre Nova DB Aplicación para el almacenamiento y búsqueda de espectros de RMN y de Masas
Problema práctico: Mejora de la productividad de la Industria farmacéutica usando elucidación y verificación estructural
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.
Solución: Verificación Automática Estructural y uso de Base de Datos
Datos Analíticos Listado de candidatos
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
