Suurteholaskenta mahdollistaa nykyaikaisen laskennallisen lääkekehityksen
Yli satavuotias Orion on maailmanlaajuisesti toimiva suomalainen lääkeyhtiö, joka kehittää, valmistaa ja markkinoi ihmis- ja eläinlääkkeitä sekä lääkkeiden vaikuttavia aineita. Yhtiö on tehnyt lääkeainetutkimusta jo pitkään ja hyödyntänyt laskennallisia menetelmiä yli kahden vuosikymmenen ajan. LUMI-supertietokone vauhdittaa Orionin tuotekehitystä.
Orion kasvattaa tutkimustoimintaansa myös Isossa-Britanniassa ja Yhdysvalloissa, tavoitteenaan vahvistaa jalansijaa maailman suurimmilla lääkemarkkinoilla. Orionin lääketutkimuksen keskeiset terapeuttiset alueet ovat syöpäsairaudet ja kipu. Orionin kehittämiä alkuperäislääkkeitä käytetään muun muassa syöpien, neurologisten sairauksien sekä hengityselinsairauksien hoidossa.
Laskennalliset menetelmät lääkekehityksen ytimessä
Lääketutkimuksessa pyritään ymmärtämään sairauksien biologisia mekanismeja – esimerkiksi syöpäkasvainten kasvua, hoitojen vastustuskykyä ja syöpäsolujen selviytymistä – sekä hyödyntämään tätä tietoa uusien hoitojen kehittämisessä. Orionin tuotekehityksessä laskennalliset menetelmät ja erityisesti lääkeaineiden molekyylisimulaatiot ovat keskeisessä roolissa, ja näillä on jo pitkä historia innovaatioiden mahdollistajina.
Orionin ja CSC:n yhteistyö käynnistyi kesällä 2024 CSC:n järjestämän Supercomputing for Business -tapahtuman siivittämänä. Yhteistyötä vauhdittivat myös keskustelut professori Antti Poson sekä CSC:n kehityspäällikkö Atte Sillanpään kanssa, jotka avasivat tietä LUMI-supertietokoneen hyödyntämiselle molekyylidynamiikkasimulaatioissa osana Orionin laajamittaista lääkekehitystä.
Ideoinnista käytäntöön
”Alkuvaiheessa laskentakuormamme sopi paremmin kaupallisiin pilviympäristöihin, mutta kunnianhimon kasvaessa tilanne lähti kehittymään. Ideoista siirryttiin nopeasti käytäntöön, kun aika oli oikea – ja sillä tiellä olemme edelleen”, kertoo Heikki Käsnänen, Head of Molecular Intelligence and Data yksiköstä Orion Pharmalta.
Käsnäsellä oli vahva pohja CSC:n supertietokoneiden käytöstä jo 2000-luvun alun väitöskirjatyöstä, ja hän halusi hyödyntää suurteholaskentaa Orionin tuotekehityksen vauhdittamisessa heti, kun se olisi mahdollista.
Orion ostaa tarvitsemansa laskentakapasiteetin CSC:ltä suoraan. Orionin T&K-yksikön osaamista vahvistettiin kansainvälisesti, kun kokenut laskennallisen tutkimuksen asiantuntija, Principal Scientist Tuulikki Tuukkanen, rekrytoitiin Saksasta ja hän aloitti molekyylimallinnukset LUMIssa.
”Fysiikkapohjaisten molekyylisimulaatioiden ja AI-menetelmien avulla tutkimme esimerkiksi, miten kohdeproteiini käyttäytyy atomitasolla, miten lääkemolekyyli siihen sitoutuu ja kuinka täsmällisesti se tunnistaa juuri oikean proteiinikohteen. Lisäksi selvitämme, miten proteiinin rakenteelliset muutokset, kuten mutaatiot, voivat vaikuttaa lääkkeen toimintaan”, Tuukkanen kertoo.
Orion veturina: kohti uuden sukupolven lääkekehitystä
Lääketeollisuus on Suomelle keskeinen vientiala ja tulevaisuuden kasvun ajuri. Orion johtaa kehitystyötä Business Finlandin Veturi-hankkeessa, jossa on mukana yli 50 toimijaa aina startupeista suuriin yrityksiin ja akateemisiin kumppaneihin. Hankkeen tavoitteena on uudistaa lääketeollisuuden tutkimus- ja kehitystoimintaa erityisesti datan ja tekoälyn hyödyntämisessä sekä varmistaa, että Suomi säilyy vahvana toimijana alan murroksessa.
LUMI on helppokäyttöinen ja hyvin dokumentoitu
Orionin käyttökokemukset LUMIsta ovat olleet erittäin myönteisiä. Vaikka Tuukkanen työskenteli aiemmin ulkomailla eikä tuntenut CSC:n supertietokoneita entuudestaan, käyttöönotto sujui helposti.
”LUMI on erittäin hyvin dokumentoitu ja sen erityispiirteet tulevat nopeasti tutuiksi. CSC:n asiantuntijatukea olemme tarvinneet käyttöönotossa oikeastaan vain muutaman uuden ohjelmiston asennuksessa”, Tuukkanen sanoo. ”Yhteistyömme on sittemmin syventynyt, ja olemme viime vuosina saaneet arvokasta apua Atte Sillanpäältä ja hänen tiimiltään. Heillä on ollut keskeinen rooli muun muassa erään keskeisen työvuon onnistuneessa käyttöönotossa. Arvostamme suuresti heidän panostaan ja olemme erittäin kiitollisia heidän arvokkaasta avustaan”, Tuukkanen jatkaa.
“CSC:n tiedetukitiimi auttaa Tuukkasen tiimiä tarvittaessa muun muassa Gromacs-pohjaisten ohjelmistojen ajamisen automatisoinnissa suurteholaskentaympäristössä ja resurssien käytön optimoinnissa. CSC:llä on läheiset yhteydet näiden ohjelmistojen kehittäjiin BioExcel-projektiyhteistyön kautta, ja heiltä saatu suora syvätuki on ollut arvokasta”, kertoo Sillanpää.
Suomalaisen lääkekehityksen asialla
”Orionille LUMIn käytössä on tärkeää erityisesti laskennan nopeus, rinnakkaistuminen ja luotettavuus. Orionilla on keskeinen rooli Suomen lääketutkimuksen ekosysteemissä, ja haluamme aktiivisesti vahvistaa suomalaista tuotekehitystä”, Käsnänen korostaa.
”Tulevaisuudessa voimme kertoa suomalaisille asiakkaillemme, että heidän tarpeisiinsa kehitetyt lääkkeet on tehty hyödyntäen suomalaista osaamista ja LUMI-supertietokonetta”, Tuukkanen täydentää.
Käsnäsen mukaan Orion on parhaillaan vahvan kasvun ja muutoksen vaiheessa – niin osaamisen kuin simulaatio- ja koneoppimismenetelmien käytön laajentamisen osalta. LUMIlla on merkittävä rooli tässä myös jatkossa.
CSC:n kehityspäällikkö Dan Still näkee yhteistyön arvokkaana:
”Orionin asiakkuus on CSC:lle erittäin kiinnostava. Lääketeollisuus on yksi nopeimmin kehittyvistä toimialoista, ja tutkimuksella sekä laskennalla on siinä pysyvä rooli. Meille on tärkeää ymmärtää alan muuttuvat T&K-tarpeet, ja yhteistyö Orionin kanssa on tarjonnut siihen arvokasta kokemusta”, Still sanoo.
Pääkuva: OrionPharma.
Dan Still
Dan Still vastaa teollisten kumppanuuksien ja verkostojen rakentamisesta, teollisen HPC käytön tehostamiseksi.
Tiina Leiponen
Tiina Leiponen edistää LUMIn yrityskäyttöä Suomessa sekä yritysten, korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten TKI-yhteistyötä.
