Tese de mestrado, Bioinformática e Biologia Computacional, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019O processo de descoberta e desenvolvimento de novos medicamentos prolonga-se por vários anos e implica o gasto de imensos recursos monetários. Como tal, vários métodos in silico são aplicados com o intuito de dimiuir os custos e tornar o processo mais eficiente. Estes métodos incluem triagem virtual, um processo pelo qual vastas coleções de compostos são examinadas para encontrar potencial terapêutico. QSAR (Quantitative Structure Activity Relationship) é uma das tecnologias utilizada em triagem virtual e em optimização de potencial farmacológico, em que a informação estrutural de ligandos conhecidos do alvo terapêutico é utilizada para prever a actividade biológica de um novo composto para com o alvo. Vários investigadores desenvolvem modelos de aprendizagem automática de QSAR para múltiplos alvos terapêuticos. Mas o seu uso está dependente do acesso aos mesmos e da facilidade em ter os
modelos funcionais, o que pode ser complexo quando existem várias dependências ou quando o ambiente de desenvolvimento difere bastante do ambiente em que é usado. A aplicação ao qual este documento se refere foi desenvolvida para lidar com esta questão. Esta é uma plataforma centralizada onde investigadores podem aceder a vários modelos de QSAR, podendo testar os seus datasets para uma multitude de alvos terapêuticos. A aplicação permite usar identificadores moleculares como SMILES e InChI, e gere a sua integração em descritores moleculares para usar como input nos modelos. A plataforma pode ser acedida através de uma aplicação web com interface gráfica desenvolvida com o pacote Shiny para R e directamente através de uma REST API desenvolvida com o pacote flask-restful para Python. Toda a aplicação está modularizada através de teconologia de “contentores”, especificamente o Docker. O objectivo desta plataforma é divulgar o acesso aos modelos criados pela comunidade, condensando-os num só local e removendo a necessidade do utilizador de instalar ou parametrizar qualquer tipo de software. Fomentando assim o desenvolvimento de
conhecimento e facilitando o processo de investigação.The drug discovery and design process is expensive, time-consuming and resource-intensive. Various in silico methods are used to make the process more efficient and productive. Methods such as Virtual Screening often take advantage of QSAR machine learning models to more easily pinpoint the most promising drug candidates, from large pools of compounds. QSAR, which means Quantitative Structure Activity Relationship, is a ligand-based method where structural information of known ligands of a specific target is used to predict the biological activity of another molecule against that target. They are also used to improve upon an existing molecule’s pharmacologic potential by elucidating the structural composition with desirable properties. Several researchers create and develop QSAR machine learning models for a variety of different therapeutic targets. However, their use is limited by lack of access to said models. Beyond access, there are often difficulties in using published software given the need to manage dependencies and replicating the development environment. To address this issue, the application documented here was designed and developed. In this centralized platform, researchers can access several QSAR machine learning models and test their own datasets for interaction with various therapeutic targets. The platform allows the use of widespread molecule identifiers as input, such as SMILES and InChI, handling the necessary integration into the appropriate molecular descriptors to be used in the model. The platform can be accessed through a Web Application with a full graphical user interface developed with the R package Shiny and through a REST API developed with the Flask Restful package for Python. The complete application is packaged up in container technology, specifically Docker. The main goal of this platform is to grant widespread access to the QSAR models developed by the scientific community, by concentrating them in a single location and removing the user’s need to install or set up software unfamiliar to them. This intends to incite knowledge creation and facilitate the research process
