chemoinformatische

Chemoinformatik, oft auch als chemoinformatische Wissenschaft bezeichnet, ist ein interdisziplinäres Fachgebiet, das Chemie und Informatik zusammenführt. Ziel ist es, chemische Informationen zu speichern, zu verwalten, zu analysieren und computergestützt zu modellieren, um neue Verbindungen zu entdecken, Eigenschaften vorherzusagen und chemische Prozesse besser zu verstehen.

Kernkonzepte sind Repräsentationen von Molekülen, wie Deskriptoren, Fingerabdrücke (z. B. MACCS, ECFP), sowie Zeichenkettenformate wie SMILES und Strukturformate wie InChI. Diese Repräsentationen ermöglichen strukturbezogene Abfragen, Ähnlichkeitsanalysen, Clustering und maschinelles Lernen.

Typische Methoden umfassen QSAR/QSPR-Modelle (Vorhersage physikochemischer Eigenschaften oder biologischer Aktivität), virtuelle Wirkstoffsuche, Molekül-Docking-Ansätze und de-novo-Design. Mit fortschreitender KI-Technik kommen Deep-Learning-Modelle, generative Modelle und große Datensätze zum Einsatz, um Selektivität, Potenz oder Toxikologie zu verbessern.

Typische Datenquellen sind öffentlich zugängliche Datenbanken wie PubChem, ChEMBL oder ZINC. Formate umfassen SDF, SMILES und InChI(-Key). Gute Datenqualität und Standardisierung sind zentrale Herausforderungen, ebenso Interoperabilität von Datenbanken und Reproduzierbarkeit von Studien.

Wichtige Werkzeuge und Software umfassen Open-Source-Programme wie RDKit, Open Babel, CDK, sowie kommerzielle Tools. Die Chemoinformatik spielt eine zentrale Rolle in der Wirkstoffforschung, Materialdesign und Umweltchemie und wird von Arbeitsgruppen, Universitäten und Industrie weltweit weiterentwickelt.