Sprechen Sie über ein akademisches Comeback: Tauchen Sie ein in Dr. Bajarangs spannende Reise zur Beherrschung der computergestützten Chemie

Dr. Bajarang Kumbhar, Assistenzprofessor an der SVKM's NMIMS University, ist ein engagierter Dozent und Forscher mit Spezialisierung auf pharmazeutische Chemie. Mit umfangreicher Forschungserfahrung konzentriert er sich darauf, das Verständnis von Wirkstoffdesign, Synthese und analytischen Techniken voranzubringen. Dr. Kumbhar ist leidenschaftlich daran interessiert, Studierende zu betreuen und sie bei innovativen Forschungsprojekten zu begleiten. Seine Beiträge zu wissenschaftlichen Publikationen und Konferenzen spiegeln sein Engagement wider, wissenschaftliche Exzellenz zu fördern und Innovationen in der pharmazeutischen Ausbildung und Forschung voranzutreiben.

Pharma Now: Willkommen, Dr. Bajarang, bei Pharma Now. Ich glaube, wir sprechen heute über Ihren Werdegang. Können Sie für unser Publikum erklären, warum Sie Biochemie und Pharmazie als Ihr Spezialgebiet gewählt haben, insbesondere als Professor an der NMIMS?

Dr. Bajarang: Vielen Dank, Pharma Now, dass Sie mir diese Gelegenheit geben. Ich teile gern, wie ich meine Karriere begonnen habe und wie ich dazu kam, mich auf Biochemie und computergestützte Biologie zu spezialisieren, Bereiche, die Pharma Now sehr am Herzen liegen. Mein akademischer Weg begann mit Chemie im Grundstudium, da ich in diesem Bereich zugelassen wurde. Doch bald stellte ich fest, dass Biochemie, die eng mit der Chemie verwandt ist, mein Interesse weckte.

Anfangs war ich im ersten Semester unsicher und zweifelte daran, ob ich einen MSc in Biochemie schaffen würde. Mit der Zeit entwickelte ich jedoch eine Faszination für DNA und ihre Wechselwirkungen und dafür, wie sie letztlich die Proteinsynthese beeinflusst, was für viele biochemische Reaktionen essenziell ist. Proteine und DNA sind Schlüsselfaktoren in diesem Prozess, und ich war motiviert, dieses Gebiet weiter zu erforschen.

Dieses Interesse führte mich dazu, einen PhD in computergestützter Chemie zu verfolgen, in dem ich Quantenmechanik anwendete, um Konformationszustände von Biomolekülen zu verstehen. Zum Beispiel arbeitete ich an tRNA und ihren Wechselwirkungen mit RNA-Molekülen. Mir wurde klar, dass mein chemischer Hintergrund entscheidend war, und computergestützte Chemie war der perfekte Weg, um meine Interessen in beiden Bereichen zu vereinen.

Die Quantenmechanik ermöglicht uns das Verständnis von Wechselwirkungen auf Atom- oder Elektronenebene, die eine wichtige Rolle bei der molekularen Erkennung spielen. In meiner Promotion nutzte ich diese Techniken etwa, um zu untersuchen, wie tRNA mit anderen Biomolekülen interagiert, und studierte deren strukturelle Veränderungen mittels Molekulardynamik-Simulationen. Diese Methode, die mit einem Nobelpreis anerkannt wurde, simuliert Umgebungen und hilft uns, zeitabhängiges Verhalten von Molekülen unter verschiedenen Bedingungen wie pH und Temperatur zu verstehen.

Pharma Now: Erstaunlich! Ihr Werdegang klingt äußerst beeindruckend. Sie erwähnten computergestützte Chemie, und ich würde gern mehr darüber hören.

Dr. Bajarang: Ja, computergestützte Chemie wurde zentral für meine Postdoc-Arbeit. Nach Abschluss meiner Promotion kam ich 2014 als computergestützte Biochemiker an das IIT Bombay in die Arbeitsgruppe von Professor Ambrish Kunwar. Eines meiner Hauptprojekte befasste sich mit den Resistenzmustern bekannter Antikrebsmittel wie Taxol, Vinblastine und Combrestatin. Trotz ihrer Wirksamkeit treten bei diesen Wirkstoffen oft Resistenzen auf, daher war es mein Ziel, die Gründe für diese Resistenzen mithilfe computergestützter Chemie zu untersuchen.

Wir modellierten verschiedene Tubulin-Isotype, die Komponenten von Mikrotubuli sind, und untersuchten, wie sie mit diesen Wirkstoffen mittels molekularem Docking und dynamischen Simulationen interagieren. Diese Studie zeigte unterschiedliche Affinitäten zwischen den Wirkstoffen und verschiedenen Tubulin-Isotypen, was eine bahnbrechende Entdeckung auf diesem Gebiet darstellte.

Derzeit arbeiten wir daran, potenzielle Wirkstoffmoleküle aus Online-Wirkstoffbibliotheken wie Zinc und DrugBank mit computergestützten Werkzeugen zu identifizieren. Durch das Studium der Eigenschaften dieser Moleküle können wir ihre Wirksamkeit und Toxizitätsprofile vorhersagen, was für die Wirkstoffforschung unerlässlich ist.

Außerdem wenden wir Techniken des maschinellen Lernens an, speziell überwachtes Lernen, um große Wirkstoffbibliotheken nach ihrer Ähnlichkeit zu bekannten effektiven Wirkstoffen zu filtern. Dieser Ansatz hat uns geholfen, vielversprechende Kandidaten für weiterführende Studien zu identifizieren.

Pharma Now: Computergestützte Chemie scheint eine entscheidende Rolle in der Industrie zu spielen. Was glauben Sie, bringt die Zukunft für dieses Feld?

Dr. Bajarang: Das ist eine sehr gute Frage. Computergestützte Chemie revolutioniert bereits die Wirkstoffentwicklung, da sie Forschern erlaubt, die Eigenschaften von Molekülen vorherzusagen, bevor sie synthetisiert werden. Dieser Ansatz spart nicht nur Geld, sondern beschleunigt auch den Wirkstofffindungsprozess. Beispielsweise können wir durch die Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von Molekülen deren Fähigkeit vorhersagen, Elektronen zu spenden oder aufzunehmen, was in Wechselwirkungen zwischen Wirkstoff und Rezeptor entscheidend ist.

Darüber hinaus wird computergestützte Chemie zunehmend eingesetzt, um Pharmakokinetik und Pharmakodynamik zu untersuchen und Forschern zu helfen zu verstehen, wie Wirkstoffe vom Körper aufgenommen, verteilt, metabolisiert und ausgeschieden werden.

In Zukunft werden computergestützte Werkzeuge noch integraler für den Wirkstoffentdeckungsprozess werden. Wir sehen bereits vielversprechende Ergebnisse, wenn rechnerische Methoden auf Herausforderungen wie die SARS-CoV-2-Pandemie angewandt werden. Kürzlich identifizierten wir potenzielle anti-SARS-CoV-2-Moleküle aus bestehenden Wirkstoffbibliotheken mithilfe computergestützter Simulationen.

Pharma Now: Ich würde gern mehr über die Anwendungen der computergestützten Chemie in der Industrie hören. Was sind die wichtigsten Trends?

Dr. Bajarang: Computergestützte Chemie ist tatsächlich ein mächtiges Werkzeug für die Pharmaindustrie, insbesondere in der Wirkstoffentwicklung. Unternehmen nutzen sie zunehmend, um Kosten und Zeit zu sparen, indem sie die Eigenschaften von Molekülen vor Beginn experimenteller Arbeiten vorhersagen. Durch die Umwandlung chemischer Verbindungen von eindimensionalen in dreidimensionale Modelle können Forscher simulieren, wie diese Moleküle mit Wirkzielen interagieren könnten. Dieser Ansatz hilft, vielversprechende Wirkstoffkandidaten effizienter zu identifizieren.

Darüber hinaus spielt die rechnergestützte Chemie eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung von Biosimilars. Durch die Analyse der Struktur und Eigenschaften biologischer Arzneimittel hilft sie dabei, die am besten geeigneten Biosimilars zu identifizieren und so Entwicklungszeit und -kosten zu reduzieren.

Pharma Now: Es ist faszinierend zu sehen, wie diese Technologie die Zukunft der Pharmaindustrie gestaltet. Dr. 

Bajarang, als jemand, der aus einer kleinen Stadt in Maharashtra stammt, was inspiriert Sie, und welchen Rat würden Sie Studierenden geben, die in dieses Feld einsteigen?

Dr. Bajarang: Sie haben mich mit dieser Frage berührt. Ich komme aus Atpadi im Distrikt Sangli, wo der Zugang zu Bildung eingeschränkt war, und ich hatte in meinen frühen Jahren viele Herausforderungen zu bewältigen. Tatsächlich bin ich in der 10. Klasse zweimal durchgefallen. Aber dieses Scheitern hat mich die Bedeutung von Durchhaltevermögen gelehrt. Nach den Misserfolgen arbeitete ich in verschiedenen Geschäften und erkannte, dass Bildung der Schlüssel zu einer besseren Zukunft ist.

Trotz meiner anfänglichen Schwierigkeiten habe ich schließlich Naturwissenschaften studiert und meinen MSc und PhD erworben. Heute bin ich stolz darauf, über 45 Fachartikel veröffentlicht und mit angesehenen Institutionen wie IIT Bombay und NMIMS zusammengearbeitet zu haben.

Mein Rat an Studierende ist einfach: Lasst euch von Rückschlägen nicht entmutigen. Erfolg kommt nicht über Nacht, aber mit Entschlossenheit und harter Arbeit ist alles möglich. Lernt aus jedem Misserfolg und macht stetig weiter. Wenn ich es schaffen kann, könnt ihr es auch!

Pharma Now: Ihre Lebensgeschichte ist wirklich inspirierend, Dr. Bajarang. Vielen Dank, dass Sie sie mit uns geteilt haben. Wir wünschen Ihnen weiterhin viel Erfolg für Ihre Forschung und Lehre!

Dr. Bajarang: Vielen Dank! Es war mir eine Freude, hier zu sein und meine Geschichte mit Ihnen zu teilen.