De ontdekking van moderne geneesmiddelen is een duur en ingewikkeld proces. Er zijn vaak honderden wetenschappers en minstens tien jaar nodig om een ​​enkel medicijn te produceren. Een van de meest kritieke stappen in dit proces is de eerste:het identificeren van nieuwe chemische verbindingen die kunnen worden ontwikkeld tot nieuwe medicijnen.

Onderzoekers zijn sterk afhankelijk van bioassays om potentiële kandidaat-geneesmiddelen te identificeren. Deze tests meten het vermogen van een verbinding om in te werken op een biologisch doelwit van belang. Kandidaten die verschijnen als een "hit" door interactie met een interessant doelwit (zoals passen in een bindingsplaats op het doelwit) gaan verder met verder onderzoek en ontwikkeling. Vooruitgang in technologie, high-throughput screening genaamd, heeft onderzoekers in staat gesteld om in korte tijd duizenden verbindingen door bioassays te laten lopen, waardoor het proces aanzienlijk wordt gestroomlijnd.

Maar sommige van deze "hits" hebben niet echt een interactie met het doelwit zoals bedoeld. En voor de onoplettende onderzoeker kan dit leiden tot een konijnenhol van verloren tijd en geld.

Ik ben een medicinaal chemicus die al meer dan 26 jaar op het gebied van het ontdekken van geneesmiddelen werkt, en een van de grootste uitdagingen waarmee ik in mijn onderzoek werd geconfronteerd, is het selecteren van goede kandidaten uit screeningstests voor geneesmiddelen. Een bepaalde categorie verbindingen, bekend als pan-assay interferentieverbindingen of PAINS, is een veelvoorkomende valkuil.

Wat zijn PIJNEN?

Bioassays omvatten het plaatsen van een chemische verbinding samen met het doel van interesse en het meten van de sterkte van hun interactie. Onderzoekers beoordelen de interactiesterkte met behulp van een aantal methoden, afhankelijk van hoe de bioassay is ontworpen. Een algemeen testontwerp zendt licht uit wanneer er interactie is, waarbij de intensiteit van het licht afhangt van de sterkte van de interactie.

PIJNEN verwijzen naar verbindingen die tijdens het screeningproces vaak als valse positieven naar voren komen. Vanwege bepaalde kenmerken van deze moleculen kunnen ze op niet-specifieke of onverwachte manieren een interactie aangaan met een doelwit. Sommige kunnen zelfs chemisch reageren met het doelwit. Dus hoewel PAINS op een scherm als een hit kan verschijnen, betekent dit niet noodzakelijk dat ze daadwerkelijk doen wat onderzoekers hoopten te doen. Veelvoorkomende boosdoeners zijn verbindingen zoals chinonen, catecholen en rhodanines.

Er zijn een aantal manieren waarop PAINS bioassays dupe.

Sommige PIJNEN hebben eigenschappen waardoor ze onder bepaalde omstandigheden licht uitstralen (of fluoresceren). Aangezien veel bioassays licht detecteren als een signaal voor een treffer, kan dit de uitlezing van de assay verwarren en resulteren in een vals-positief resultaat.

Andere PAINS kunnen fungeren als redox-cyclers in bioassays, waarbij waterstofperoxide wordt geproduceerd dat het doelwit kan blokkeren en verkeerd kan worden opgevat als een treffer.

Evenzo vormen sommige PIJNEN colloïdale aggregaten - klonten moleculen die interfereren met het beoogde doelwit door het te absorberen of de moleculaire structuur te wijzigen. In zeldzame gevallen kunnen deze klonten vanwege hun grote omvang zelfs een gewenste interactie uitlokken met het betreffende doelwit.

Sporen van onzuiverheden die bij de fabricage zijn overgebleven, kunnen ook een PIJN-reactie uitlokken.

Om het nog ingewikkelder te maken, omdat PAINS veel sterker reageert met doelwitten dan de meeste verbindingen die echte kandidaat-geneesmiddelen zijn, verschijnen PAINS vaak als de meest veelbelovende hits bij screening.

Wat kan er aan PIJNEN gedaan worden?

Naar schatting 5% tot 12% van de verbindingen in de screeningbibliotheken die academische instellingen gebruiken voor het ontdekken van geneesmiddelen, bestaat uit PAINS. Wetenschappers die worden misleid door een vals positief resultaat, kunnen veel tijd verspillen als ze deze verbindingen proberen te ontwikkelen tot bruikbare medicijnen.

Sinds onderzoekers zich bewust werden van het bestaan ​​van PAINS, hebben medicinale chemici veelplegers geïdentificeerd en deze verbindingen actief uit screeningbibliotheken verwijderd. Sommige verbindingen zullen echter altijd door de kieren vallen. Het is uiteindelijk aan de onderzoeker om deze PIJNEN te identificeren en weg te gooien wanneer ze verschijnen als valse positieven.

Er zijn een paar dingen die onderzoekers kunnen doen om PIJNEN eruit te filteren. In sommige gevallen kan het visueel inspecteren van verbindingen op structurele overeenkomsten met andere bekende PIJNEN voldoende zijn. Voor andere gevallen zijn aanvullende experimenten nodig om valse positieven te elimineren.

Testen op de aanwezigheid van waterstofperoxide kan bijvoorbeeld helpen bij het identificeren van redoxcyclers. Evenzo kan het toevoegen van wasmiddelen helpen om colloïdale aggregaten af ​​te breken. En bioassays die geen lichtdetectie gebruiken om treffers te registreren, kunnen PIJNEN omzeilen die licht uitstralen.

Zelfs de meest ervaren medicinale chemicus moet zich bewust zijn van de gevaren van deze valse positieven. Door stappen te ondernemen om ervoor te zorgen dat dit soort verbindingen de volgende fase van het ontdekken van geneesmiddelen niet halen, kan verspilde tijd en moeite worden voorkomen en uiteindelijk leiden tot een efficiënter en kosteneffectiever proces voor het ontdekken van geneesmiddelen. + Verder verkennen

PAINS-killer:onderzoek vindt ernstige problemen met populaire tool voor drugsscreening

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.