Een veelgebruikt screeningsinstrument dat in de vroege stadia van de ontdekking van geneesmiddelen wordt ingezet om ongewenste verbindingen te verwijderen, is verkeerd, zo vaak kan het op zichzelf niet worden vertrouwd, volgens wetenschappers van de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill.

PIJNEN - of pan-assay-interferentieverbindingen - zijn een prominente bron van valse positieven in het proces voor het ontdekken van geneesmiddelen. PIJNEN zijn biologisch actieve verbindingen die zich voordoen als potentiële kandidaat-geneesmiddelen tijdens de eerste grootschalige screening die wordt gebruikt om naar mogelijke nieuwe geneesmiddelen te zoeken. PAINS werkt door de testtechnologie te verstoren die bij de screening wordt gebruikt om biologische activiteit te rapporteren, maar ze zijn niet actief tegen het beoogde biologische doelwit.

Zeven jaar geleden, een team van wetenschappers identificeerde een reeks moleculaire vingerafdrukken waarvan ze zeiden dat ze zouden kunnen worden gebruikt om PAINS-verbindingen te identificeren. Ze vonden 480 moleculaire fragmenten die ze PAINS-waarschuwingen noemden. De aanwezigheid van een PIJN-waarschuwing in een verbinding betekende dat de verbinding een PIJN was. Farmaceutische wetenschappers waren dankbaar dat ze eindelijk een gebruiksvriendelijk hulpmiddel hadden om PIJNEN uit het ontdekkingsproces van geneesmiddelen te filteren. Niet zo snel, zegt Alex Tropsha, doctoraat, de KH Lee Distinguished Professor aan de UNC Eshelman School of Pharmacy.

Zijn team, onder leiding van afgestudeerde student Stephen Capuzzi, heeft goed gekeken hoe de 480 PAINS-waarschuwingen zijn ontwikkeld. Ze ontdekten dat 328 van de waarschuwingen - bijna 70 procent - waren gemaakt van elk slechts vier of minder verbindingen. Er mogen geen haalbare conclusies worden getrokken uit zulke kleine steekproeven, zei Capuzzi.

"In sommige gevallen, slechts één verbinding met een bepaalde onderbouw vertoonde slecht gedrag, en vervolgens is er een waarschuwing gemaakt. In de PAINS-screeningtool die waarschuwing wordt toegepast op alles met een vergelijkbare structuur, ' zei Capuzzi. 'Het is net als iemand die is gebeten door een hond genaamd Fido, ervan uitgaande dat elke hond met de naam Fido gevaarlijk is.'

De UNC-Chapel Hill-onderzoekers analyseerden duizenden verbindingen die in honderden experimenten zijn getest en toonden aan dat de meeste verbindingen die zijn gemarkeerd met PAINS-waarschuwingen geen enkele neiging vertonen om de screeningtechnologie van kandidaat-geneesmiddelen te verstoren en in feite consequent inactief kunnen zijn ondanks uitgebreide testen.

"PIJNEN zijn echt, en ze zijn een echt probleem voor medicinale chemici die misschien tienduizenden verbindingen per dag screenen op zoek naar een kandidaat-medicijn, "Zei Tropsha. "Echter, PAINS-waarschuwingen markeren grote aantallen goede verbindingen als PAINS. We ontdekten ook dat de aanwezigheid van PAINS-waarschuwingen, tegen de verwachting in, weerspiegelde geen verhoogde activiteit tijdens het testproces."

Bij het uitdagen van een populair idee zoals PAINS-waarschuwingen, de UNC-Chapel Hill-onderzoekers moesten er zeker van zijn dat ze gelijk hadden door te zeggen dat het systeem kritieke gebreken vertoont, dus testten ze hun idee uitgebreid.

Eerst, ze analyseerden duizenden verbindingen in een openbaar beschikbare database van grondig geteste chemicaliën en toonden aan dat veel verbindingen met PAINS-substructuren niet echt lijken te interfereren met de technologie voor het screenen van geneesmiddelen.

Volgende, het team paste PAINS-filters toe op een groep chemische verbindingen die bekend staat als donkere chemische materie. De verbindingen in deze groep zijn allemaal meer dan 100 keer getest zonder enige biologische activiteit te vertonen. Zij, per definitie, mag geen PAINS-waarschuwingen bevatten omdat PAINS biologisch actief is, maar het UNC-team vond 109 PAINS-waarschuwingen in 3, 570 verbindingen van donkere chemische stoffen beoordeeld.

Eindelijk, UNC en andere onderzoekers hebben ook vastgesteld dat 87 door de FDA goedgekeurde geneesmiddelen, waaronder 19 van de World Health Organization List of Essential Medicines, PAINS-waarschuwingen bevatten. Een voorbeeld is zidovudine, die wordt gebruikt om hiv/aids te voorkomen en te behandelen. Tussen 2008 en 2011 zidovudine werd alleen al in de VS meer dan 1 miljoen keer voorgeschreven.

Eltrombopag, een door de FDA goedgekeurde doorbraakbehandeling voor trombocytopenie, of laag aantal bloedplaatjes, PAINS-waarschuwingen bevatten. Zo ook Tadalafil, beter bekend als Cialis, die een jaarlijkse omzet van meer dan $ 2 miljard heeft en is goedgekeurd voor de behandeling van zowel erectiestoornissen als vergrote prostaat.

"Mensen hebben blindelings PAINS-waarschuwingen gebruikt, en als ze dat blijven doen, veel broodnodige medicijnen zullen misschien nooit worden gevonden, "Zei Tropsha. "Computationele hulpmiddelen kunnen helpen bij het triageproces voor het vinden van nieuwe medicijnverbindingen, maar als ze ongepast of zonder voorzichtigheid worden gebruikt, dezelfde hulpmiddelen kunnen voorkomen dat toekomstige medicijnen ooit op de markt komen."

Tropsha's groep blijft werken aan computationele benaderingen die op betrouwbare wijze mogelijke kandidaat-geneesmiddelen zullen voorspellen, terwijl onwaarschijnlijke kandidaat-geneesmiddelen buiten beschouwing worden gelaten. Hun studie werd gepubliceerd in de ACS Tijdschrift voor chemische informatie en modellering en werd geselecteerd als een ACS Editors' Choice-artikel.