Automated, miniaturized and accelerated drug discovery: AMADEUS

Projektbeschreibung

Wirkstoffentdeckung mit Automatisierung

In der synthetischen Chemie wurde Automatisierung und Miniaturisierung anders als in anderen Gebieten nur langsam angenommen. Derzeit ist die Wirkstoffentdeckung zeitaufwendig, teuer und ineffizient, da viele manuelle Schritte notwendig sind. Außerdem gibt es bei traditionellen Synthesemethoden Probleme mit den Auswirkungen auf die Umwelt und die Reproduzierbarkeit. Dennoch könnten mit Automatisierung die Entdeckungen beschleunigt, Kosten gesenkt und die Sicherheit und Nachhaltigkeit gestärkt werden. Über das ERC-finanzierte Projekt AMADEUS soll dieser Bereich revolutioniert werden. Das Team stellt eine vollständig autonome Plattform bereit, die täglich Tausende kleiner Moleküle in Nano- oder Pikoliter-Volumen synthetisieren kann. Das AMADEUS-Team integriert Module zur Synthese, Aufreinigung und Optimierung mittels maschinellen Lernens, um die Wirkstoffentdeckung zu beschleunigen und gleichzeitig die Kosten zu senken und den Zugang zu neuen Behandlungen zu demokratisieren.

Ziel

The mantra ‘Automation + Miniaturization = Acceleration’ is successfully applied in many research areas and technologies, but not in synthetic chemistry, which is largely believed to be not automatable. However, with the potential to accelerate discoveries while flattening costs, increase safety, streamline data generation, enhance reproducibility, and lower the environmental footprint, automation and miniaturization are two promising approaches to synthesis and are worthwhile to invest in.
I will engineer and validate a comprehensive, technology platform, AMADEUS (Automated, MiniAturizeD, and acceleratEd drUg diScovery), which is able to synthesize in a fully autonomous manner thousands of small molecules per day in nano- or picolitre volumes, based on hundreds of chemistries, efficiently screened and optimized for properties using artificial intelligence. The AMADEUS process will be achieved by interfacing four different modules: a synthetic part based on acoustic droplet ejection technology, coupled with a UPLC MS QC and purification module, and a flexible mounted screening unit. A machine learning module will retrieve and process all relevant synthesis, QC, and screening ‘real-time’ data and automatically guide the iterative optimization cycle.
AMADEUS will be showcased with several medicinal chemistry, catalysis, and organic chemistry projects.
With my project, I want to challenge the early drug discovery process, which for over 50 years in pharma companies around the world has (almost uniformly) been pursued and comprises two blocks, 1) a high throughput screen relying on millions of curated and stored compounds and 2) the subsequent hit-to-lead optimization phase often called the ‘design, make, test cycle’.
AMADEUS will contribute to the accelerated discovery of drugs for unmet medical needs and ultimately reduce drug costs for patients.
AMADEUS is a highly sustainable synthesis platform.
AMADEUS will help democratize drug discovery.