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Detección fenotípica frente a detección basada en objetivos para el descubrimiento de fármacos

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Detección fenotípica frente a detección basada en objetivos para el descubrimiento de fármacos

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El cribado basado en objetivos ha sido el método de elección en el descubrimiento de fármacos durante las últimas dos décadas, pero cribado fenotípico está teniendo una especie de renacimiento. Analizamos las ventajas y aplicaciones de ambos.

¿Qué implica cada enfoque de detección?


Muchos de los medicamentos actuales se descubrieron mediante pruebas de detección fenotípica, es decir, probar una molécula en células, tejidos u órganos aislados o animales, para ver si ejerce los efectos deseados. El mecanismo real por el cual el medicamento ejerce su efecto, su objetivo, fuea menudo se determina más tarde, y a veces no durante muchos años.

Históricamente, el cribado fenotípico tiene una ligera ventaja cuando se trata de identificar los primeros fármacos de su clase, mientras que el cribado basado en objetivos ha producido más fármacos de primer nivel. 1 Esto se ha atribuido a la falta de sesgo cuando se trata de identificar el mecanismo de acción de un fármaco. Pero los ensayos fenotípicos también son más favorables con respecto a la identificación de compuestos activos celulares, dice Profesora Elizabeth Sharlow de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia, Virginia, EE. UU.

“Los ensayos fenotípicos son un desafío debido a la necesidad, a menudo, de complicadas metodologías de deconvolución de objetivos posteriores”, dice. “Y también, en algunos casos, requieren más tiempo para implementar, lo que a largo plazo puede afectar el rendimiento. Todosde esto debe tenerse en cuenta en el paradigma general de detección y el costo de la estrategia de detección ".

Esta falta de rendimiento, acompañada por la revolución en la genómica, ha llevado a las compañías farmacéuticas y al mundo académico a adoptar un enfoque de 'objetivo primero' durante muchos años, en el que una molécula que se sabe que es importante en el proceso de una enfermedad se utiliza para detectar un gran número de compuestos.bibliotecas en la búsqueda de un "éxito": un fármaco candidato. Una ventaja de este enfoque es que puede analizar muchos millones de moléculas similares a fármacos, sabiendo que si obtiene un resultado positivo, ya tiene un candidato que está cercaa convertirse en una droga potencial.

"Los ensayos basados ​​en objetivos, en general, requieren menos tiempo de implementación, pero a veces se ven desafiados por lecturas estándar como la actividad enzimática", señala el profesor Sharlow. "Luego están los ensayos basados ​​en objetivos más sofisticados, como los basados ​​en proteínas-proteínas, que, aunque fisiológicamente más interesantes, son mucho más complicadas de implementar.

En última instancia, ambas estrategias de detección son valiosas y necesarias para la prueba química y / o el descubrimiento de fármacos, dice, y por lo general, una estrategia de detección en particular depende de los recursos que tenga disponibles.

Sin embargo, desde el punto de vista del descubrimiento de fármacos, parece que hay un ligero resurgimiento en la detección fenotípica.


El punto óptimo: un enfoque fenotípico dirigido combinado


“Hacer pantallas de descubrimiento de fármacos dentro del contexto celular ya responde algunas de las preguntas que complican el proceso de descubrimiento de fármacos más adelante, como '¿cómo hago esto más soluble?', O '¿cómo puedo introducirlo en las células?'" dice Dr. Mike Howell , Jefe de detección en el Instituto Francis Crick, Londres, Reino Unido. “Si eres un químico medicinal, probablemente tengas razón en la opinión de que puedes usar tu magia para hacer cosas que no son muy solubles o no sonmuy bueno para ingresar a las células, mejor para ingresar a las células. Pero existe la sensación de que si comienza con un buen ensayo basado en células, entonces ha superado algunos de esos obstáculos inherentemente por diseño ".

El punto óptimo, dice Howell, es la forma en que los dos enfoques se combinan cada vez más. “Muchas personas querrán una pantalla para observar la actividad o localización de una proteína dentro del contexto celular, por lo que ambos son objetivos.basado y fenotípico hasta cierto punto ".

En el Instituto Francis Crick, Howell explica que se equivocan hacia enfoques fenotípicos, ya que utilizan predominantemente ensayos basados ​​en células, que tienen todas las influencias celulares en un proceso en particular, pero principalmente estudiarán solo un aspecto de ese proceso, como la fosforilación de un objetivo descendente. "Utilizamos análisis de imágenes de alto contenido de ensayos basados ​​en células. Esto significa que puede medir múltiples lecturas celulares tanto para cuantificar la respuesta del objetivo primario como para clasificar estas respuestas utilizando datos fenotípicos adicionales enla posibilidad de que algunas de esas características adicionales le brinden más información sobre el proceso que tenía la intención de estudiar "

Cribado fenotípico: el siguiente nivel


Este movimiento hacia la combinación de los dos enfoques ha sido posible gracias a los avances en la tecnología que pueden manipular de manera más sutil los procesos moleculares en las células. “Estamos viviendo en una época en la que hemos pasado por una forma de derribar genes usando ARNip y ahoratodo el mundo lo está haciendo con CRISPR. Un punto interesante a tener en cuenta son los diferentes resultados que la gente está viendo. Simplemente resalta que no existe una técnica perfecta, porque cada uno hace diferentes preguntas de diferentes maneras ”, dice Howell.

CRISPR ha abierto una amplia gama de preguntas que antes no era posible explorar, dice Howell, como el seguimiento de la pérdida de cromosomas o la segregación errónea en tiempo real. Pantallas de sobreexpresión simples que alguna vez fueron difíciles porque requerían transfecciónLos ADNc y sobreexpresarlos a niveles mucho más altos de lo necesario son ahora mucho más fáciles de controlar. La disponibilidad y el uso de una gama de nuevas técnicas CRISPR ahora podrían permitir la generación de modelos celulares compatibles con el cribado tradicional de alto rendimiento, pero que modelan mucho más de cercael estado de la célula enferma. No digo que sea fácil, pero estas cosas ahora son posibles ".

¿Son los ensayos biológicos siempre la respuesta?


Entonces, ¿qué llevará estos enfoques de detección al siguiente nivel? Sharlow cita el uso de sistemas de ensayo más fisiológicamente relevantes, como las células madre pluripotentes inducidas y los organoides como algo emocionante, así como la voluntad de realizar pruebas de detección a menor escala en comparación con las pruebas de detección.millones de quimiotipos. "Esto permite el uso de lecturas de análisis sofisticadas, incluidas las de configuraciones 3D, y podría contribuir a una mayor traducción de las tecnologías a la clínica".

En procesos de enfermedades como el cáncer, incorporar la influencia del sistema inmunológico en la pantalla será increíblemente importante, dice Howell. “La próxima generación de detección fenotípica realmente tiene que incluir algunas otras formas de tener entornos multicelulares, entornos 3D,influencia de otros tejidos, la influencia de otros sistemas. "

Pero también existe el riesgo de que las pantallas sean demasiado complejas cuando no es necesario, advierte Howell: "Existe este mantra de personas que quieren hacer los ensayos más auténticos, o lo más cercanos a la vida real como sea posible. Siempre vale la pena preguntarse si hayes la evidencia que respalda la necesidad de hacer eso, o si simplemente estamos haciendo cosas que se sienten virtuosas por ser difíciles. Hasta cierto punto, depende de cuál sea la información que está tratando de obtener. Si está tratando dehacer un medicamento para un ser humano. Creo que un experimento más complejo puede ser más informativo, en última instancia. Si está tratando de descubrir algo sobre su sistema subcelular favorito que usa para hacer su investigación, entonces tal vez no sea. ”

La respuesta es que una estrategia de cribado integral incorporará ensayos dirigidos y fenotípicos, con un formato designado como cribado primario y el otro como ensayo secundario o de seguimiento.

“Siempre se puede argumentar que la información será más rica a partir de un ensayo fenotípico”, concluye Howell, “pero el mundo aún necesita producir moléculas específicas que se unan a proteínas específicas. La respuesta no es usar una u otra -necesitas ambos. "

referencia
1. Swinney, DC 2013. Descubrimiento de fármacos fenotípicos vs.


Conozca al autor
Joanna Owens, PhD
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