Hemos actualizado nuestro Política de privacidad para aclarar cómo usamos sus datos personales.

Usamos cookies para brindarle una mejor experiencia. Puede leer nuestro Política de cookies aquí.

Publicidad
artículo

El papel del cribado fenotípico en el descubrimiento de fármacos

artículo

El papel del cribado fenotípico en el descubrimiento de fármacos

tiempo de lectura :

El interés en el cribado fenotípico como medio para el descubrimiento de fármacos de moléculas pequeñas ha seguido aumentando en los últimos años. No hace mucho tiempo parecía que los enfoques fenotípicos, farmacológicos y fisiológicos más tradicionales se estaban desatendiendo a medida que se iniciaban los enfoques basados ​​en objetivos y la genómicapara tomar el centro del escenario. Y, por supuesto, una vez que una empresa farmacéutica adopta el método genómico, todas las demás empresas parecen seguir su ejemplo. Durante la conferencia ELRIG Drug Discovery de este año, el presentador Dr. Nessa Carey , Director Internacional de PraxisUnico, planteó la pregunta: "¿Dónde está la próxima generación de objetivos [farmacológicos] realmente prácticos?"

Afortunadamente, ha habido un resurgimiento del interés en el uso del cribado fenotípico como una alternativa al cribado basado en objetivos. 1 Existe una curiosidad cada vez mayor sobre el beneficio potencial de combinar datos fenotípicos y genómicos, en la búsqueda de avanzar en el descubrimiento de fármacos de moléculas pequeñas.

hablando con LabTube , Profesor Paul Andrews , Director de Operaciones del Centro Nacional de Detección Fenotípica NPSC explicó que el análisis retrospectivo del descubrimiento de fármacos ha encontrado que, a pesar de que se pone mucho énfasis en el descubrimiento de fármacos basado en objetivos, en realidad no se ha traducido en la aprobación demedicamentos eficaces.

Esto fue respaldado por el análisis de las estrategias de descubrimiento de fármacos de la FDA, que concluyó que de los primeros fármacos de molécula pequeña descubiertos en su clase, se identificó un mayor número mediante el cribado fenotípico en comparación con el cribado basado en objetivos. 2

“Si miras las estadísticas, alrededor del 90% de los medicamentos fallan en la tubería, y de ese 90%, el 60% falla por falta de eficacia y el 40% por razones de seguridad. Entonces, la idea es que al enfocarseen un punto de vista reduccionista del mundo - que un solo objetivo, o un solo gen es igual a un solo objetivo que es la causa de una enfermedad, es un poco anticuado ”. Paul Andrews, Director de Operaciones, NPSC.

Identificación de candidatos a fármacos mediante el cribado fenotípico


¿Qué es el cribado fenotípico?
El cribado fenotípico es una estrategia utilizada en el descubrimiento de fármacos para identificar moléculas con la capacidad de alterar el fenotipo de una célula. Los modelos animales y los ensayos basados ​​en células son estrategias que se utilizan para identificar estas moléculas.

"Una imagen vale más que mil palabras es algo que escuchamos a menudo. En las ciencias de la vida, podríamos decir que una imagen vale mil puntos de datos o más ... la gran cantidad de contenido que se puede derivar en un nivel de celda individual esuna ventaja sobre otros métodos ". Dr. Davide Danovi , Director, Fenotipado de células HipSci, Kings College London.


A diferencia del descubrimiento de fármacos basado en objetivos, el cribado fenotípico no se basa en conocer la identidad del fármaco objetivo específico o su función hipotética en la enfermedad. Un beneficio clave que tiene este enfoque sobre el cribado basado en objetivos es su capacidad para capturarmecanismos biológicos complejos que de otro modo no se pueden lograr. 3 Aumentar la comprensión de las redes de señalización celular involucradas en un proceso de enfermedad puede disminuir la cantidad de fallas clínicas al identificar los factores que contribuyen a una actividad inesperada, toxicidades y falta de eficacia. 4

“Existe una gran cantidad de información sobre cómo aparecen las células individuales en términos de morfología celular y la morfología de sus núcleos y otros orgánulos, información derivada de la tinción, desde colorantes nucleares simples hasta la detección inmunocitoquímica de proteínas específicas, e incluso características de contexto talescomo cómo las células se organizan en patrones complejos o deciden tener algo de espacio para ellos mismos ”. Dr. Davide Danovi, Director, HipSci Cell Phenotyping, Kings College London.

Dos enfoques principales para el cribado fenotípico


“Sabemos que la biología celular es muy complicada, la biología de los tejidos, muy complicada, la fisiología humana es muy complicada. Si intentamos hacer lo que hicimos en los viejos tiempos, encontrar medicamentos con enfoques fenotípicos y aplicar la tecnología moderna a eso,entonces, con suerte, podemos intentar reequilibrar el énfasis y, con suerte, hacer que las drogas sean un poco más exitosas ”. Paul Andrews, Director de Operaciones, NPSC.

in vivo
ensayos

Permiten la detección directa de compuestos en modelos preclínicos de enfermedades. Un inconveniente es que estos modelos suelen tener un rendimiento inferior debido a su complejidad. Rendimiento superior a gran escala in vivo se han desarrollado pantallas fenotípicas y podrían usarse para probar una variedad de enfermedades simultáneamente. 3 Aunque en algunos casos estos pueden no ser comercial o éticamente viables.

Existe una alternativa. Se han desarrollado innovadoras plataformas de detección fenotípica automatizadas para reflejar el in vivo entorno en un in vitro configuración, en última instancia, captura de los conocimientos que normalmente se obtienen al realizar in vivo ensayos. 5 Tener la capacidad de detectar compuestos en múltiples modelos de enfermedades humanas, de una manera automatizada de alto rendimiento, es sin duda una ventaja para todos. Seguridad, eficacia 6 potencia, toxicidad 7 y la información del mecanismo de acción se puede generar desde una plataforma, para determinar en última instancia el potencial terapéutico en un sistema que refleja la fisiología del paciente.


basado en células
in vitro ensayos


basado en células in vitro los ensayos presentan una ventaja significativa; es decir, se pueden adaptar fácilmente a un formato de alto rendimiento para el análisis fenotípico automatizado. 3 Aunque ha habido un avance considerable en las herramientas de detección basadas en células fenotípicas, todavía existen desafíos asociados con este enfoque. Estos incluyen la validación de 'aciertos' y el descubrimiento de los objetivos moleculares de estos aciertos, también conocido como deconvolución de diana. 8 , 9

Perfiles de fenotipado en el descubrimiento de fármacos [guía gratuita]

BioMAP® es el método más amplio y fisiológicamente relevante para determinar de manera rápida y sólida la eficacia, seguridad y mecanismo de acción MOA de las moléculas de fármacos candidatos para respaldar la progresión de su canalización.

"Con la capacidad de comparar datos sobre 140 biomarcadores para 4500 compuestos de referencia, BioMAP ha estado ayudando a las compañías farmacéuticas a descubrir medicamentos mejores y más seguros durante 15 años". Theresa Schaub, vicepresidente senior de operaciones comerciales, DiscoverX

DESCARGAR GUÍA GRATUITA

Publicidad


Ensayos basados ​​en células: ventajas y limitaciones

Miniaturización: aprovechar al máximo su ensayo


Existen barreras conocidas para implementar un enfoque de alto rendimiento para los ensayos basados ​​en células, estos incluyen; el costo, la disponibilidad de células y la compleja metodología de varios pasos requerida para realizar un ensayo, todos factores en la ecuación.plantea la pregunta, '¿qué se puede hacer para aumentar el potencial de escalabilidad de un ensayo?' para hacer realidad el sueño de alto rendimiento.

La adopción de un formato de 1536 pocillos combate algunos de estos factores, lo que reduce el costo general y mejora la eficiencia de la identificación de impactos. Sin embargo, la implementación de placas de formato de 1536 pocillos no siempre es fácil, se debe tener cuidado para conservar la calidad de los datos del ensayo.y factores como los efectos de borde que se sabe que deterioran el rendimiento del ensayo en un entorno de alto rendimiento deben mantenerse bajo control. 10 , 11

Dispensación precisa y lavado minucioso de las placas; de ninguna manera las únicas consideraciones, pero no obstante importantes, son factores clave para un ensayo exitoso.un ensayo de calidad buena y constante que, en última instancia, conduce a resultados de detección optimizados. Al dispensar y aspirar, es fundamental que la altura de la punta de la pipeta se calcule con cuidado. La dificultad para lograr una altura de aspiración constante significa que se puede dejar un exceso de líquido en el fondo de la placaal final del procedimiento, dejando medio de crecimiento residual, que se sabe que afecta la viabilidad celular. 12 Alternativamente, una altura de aspiración demasiado cercana al fondo del pozo de la placa puede resultar en una alteración de la capa celular. Poner un 'giro' alternativo al lavado, a artículo reciente por Corin Miller et al , reemplazó la aspiración con centrifugación como un medio para eliminar los medios de crecimiento de su in vitro ensayos de potencia del receptor. 13 Este método alivia la preocupación de que las puntas de pipeta puedan alterar potencialmente el ensayo. 10

Mejorar la calidad de los datos para ensayos celulares [Guía de productos gratuita]

BlueWasher logra volúmenes residuales 10 veces más bajos que las lavadoras de placas convencionales, lo que reduce el fondo y mejora z 'para los ensayos basados ​​en células adherentes típicas de 0.1 a 0.3, lo que lleva a menos compuestos activos perdidos y menos falsos positivos para volver a analizar. A los químicos y bioinformáticos les encantael BlueWasher!


"Introducidos en 2015, nuestros BlueWashers premiados ayudan a los científicos de todo el mundo a producir datos de detección de mayor calidad en 9 de las 15 compañías farmacéuticas más grandes en 15 países"
Frank Feist, cofundador, director ejecutivo

Descargue esta guía gratuita para obtener más información sobre BlueWasher, la herramienta más rentable para mejorar la calidad de los datos para los ensayos celulares de Blue Cat Bio.

DESCARGAR GUÍA GRATUITA

Publicidad

cultivo de tejidos tridimensional: representando
in vivo eficacia

Los sistemas de cultivo de tejidos tridimensionales 3D tienen la ventaja de proporcionar un entorno fisiológico más preciso, en comparación con los cultivos de monocapa bidimensionales 2D. Aunque valiosos, los cultivos de células 2D utilizados en el cribado basado en células tienen limitaciones, ya que existencapacidad restringida para reflejar la eficacia en un in vivo entorno, que puede dar lugar a datos engañosos. 14 Esta es ciertamente un área que requiere mayor progresión y avance, para aumentar la identificación de compuestos con potencial para progresar hacia el desarrollo clínico.


¿Para qué aplicaciones se adaptan especialmente los cultivos 3D? Dr. Richard M. Eglen, vicepresidente y director general de Corning Life Sciences.

“Existen claras limitaciones en el cultivo de tejidos per se, algunas de las cuales yo diría que una minoría de las cuales en realidad están siendo abordadas por métodos de cultivo 3D. Se pueden adquirir imágenes espectaculares con tecnologías de microscopía sofisticadas y, a menudo, son imposibles de convertiren datos reales en un análisis de fenotipo sólido con un rendimiento decente. Por otro lado, las imágenes más simples cuando se analizan se prestan a la adquisición de miles de características que tampoco son fáciles de resolver. Infraestructura computacional engorrosa, muy pocos estándares, difíciles de comprenderla reproducibilidad de los experimentos, por ejemplo realizados en diferentes laboratorios, son puntos importantes en los que trabajar ”. Dr. Davide Danovi, Director, HipSci Cell Phenotyping, Kings College London.

Cribado fenotípico: ¿hacia dónde vamos desde aquí?


Aunque la detección fenotípica viene con sus limitaciones, ya se están desarrollando varios enfoques para ayudar a superar estos desafíos y optimizar su uso como un enfoque exitoso para el descubrimiento de fármacos de moléculas pequeñas.

Abordar las técnicas de detección con precaución y simplificar los protocolos de análisis, adaptarse a la metodología de alto rendimiento y considerar cuidadosamente qué factores pueden influir en la calidad debería ayudar a maximizar el éxito de su análisis de detección.


Será interesante ver qué impacto tiene este resurgimiento del cribado fenotípico en el descubrimiento de nuevos fármacos y si vemos un aumento en el porcentaje de nuevas entidades moleculares identificadas mediante métodos fenotípicos en los próximos años.

Referencias
1. Moffat, JG, Rudolph, J. y Bailey, D. 2014. Detección fenotípica en el descubrimiento de fármacos contra el cáncer: pasado, presente y futuro. Nature Reviews Drug Discovery, 13 8, 588-602. Doi: 10.1038/ nrd4366
2. Swinney, DC y Anthony, J. 2011. ¿Cómo se descubrieron nuevos medicamentos? Nature Reviews Drug Discovery, 10 7, 507-519. Doi: 10.1038 / nrd3480
3. Chackalamannil, S., Rotella, D., Ward, SE, Martinez, A., Gil, C., Buschmann, H.,... Holenz, J. 2017. Comprehensive medicinal chemistry III. Amsterdam: Elsevier.
4. EL Berg, et al., “Enfoques para el análisis de redes de señalización celular y su aplicación en el descubrimiento de fármacos”, Current Opinion in Drug Discovery & Development, vol. 8, no. 1, págs. 107-114, 2005
5. DiscoverX 2016. BioMAP® Phenotypic Profiling & Screening Services. Obtenido el 18 de octubre de 2017, de http://www.discoverx.com/services/drug-discovery-development-services/primary-cell-phenotypic-profiling
6. Soos, T., Meijer, L. y Nelson, P. 2006. Los inhibidores de CDK / GSK-3 como un nuevo enfoque para el tratamiento de las enfermedades renales proliferativas. Drug News & Perspectives, 19 6, 325-328. Doi: 10.1358 / dnp.2006.19.6.985939
7. Berg, E., Polokoff, M., Omahony, A., Nguyen, D. y Li, X. 2015. Elucidar los mecanismos de toxicidad utilizando datos fenotípicos de sistemas de células humanas primarias: un enfoque de biología química para la trombosis-Efectos secundarios relacionados. International Journal of Molecular Sciences, 16 1, 1008-1029. Doi: 10.3390 / ijms16011008
8. Moffat, JG, Vincent, F., Lee, JA, Eder, J. y Prunotto, M. 2017. Oportunidades y desafíos en el descubrimiento de fármacos fenotípicos: una perspectiva de la industria. Nature Reviews Drug Discovery, 16 8, 531-543. Doi: 10.1038 / nrd.2017.111
9. Lee, J., y Bogyo, M. 2013. Técnicas de deconvolución de objetivos en el perfil fenotípico moderno. Current Opinion in Chemical Biology, 17 1, 118-126. Doi: 10.1016 / j.cbpa.2012.12.022
10. Knight, S., Plant, H., Mcwilliams, L., Murray, D., Dixon-Steele, R., Varghese, A.,... Wigglesworth, M. 2016. Habilitando 1536-Well High-Rendimiento de detección basado en células mediante la aplicación de un novedoso lavado de placas centrífugas. DESCUBRIMIENTO DE SLAS: Advancing Life Sciences R&D, 22 6, 732-742. Doi: 10.1177 / 2472555216683650
11. Lundholt, BK, Scudder, KM y Pagliaro, L. 2003. A Simple Technique for Reducing Edge Effect in Cell-Based Assays. Journal of Biomolecular Screening, 8 5, 566-570. Doi: 10.1177 /1087057103256465
12. Larson, B., Banks, P., Sherman, H. y Rothenberg, M. 2012. Automatización de ensayos de absorción de fármacos basados ​​en células en formato de 96 pocillos utilizando sistemas de soporte permeables. Journal of Laboratory Automation, 173, 222-232. Doi: 10.1177 / 2211068211428190
13. Miller, C., Pachanski, MJ, Kirkland, ME, Kosinski, DT, Mane, J., Bunzel, M.,... Trujillo, ME 2017. El agonista parcial de GPR40 MK-2305 reduce la glucosa en ayunas en elRata Goto Kakizaki mediante la supresión de la producción de glucosa endógena. Plos One, 12 5 e0176182.
14. Edmondson, R., Broglie, JJ, Adcock, AF y Yang, L. 2014. Sistemas de cultivo celular tridimensionales y sus aplicaciones en el descubrimiento de fármacos y biosensores basados ​​en células. ENSAYO y tecnologías de desarrollo de fármacos, 12 4, 207-218. Doi: 10.1089 / adt.2014.573


Conozca al autor
Laura Elizabeth Lansdowne
Editor gerente
Publicidad