Hit to lead - Hit to lead
Hit to lead ( H2L ), también conocido como generación de leads, es una etapa en el descubrimiento temprano de fármacos donde se evalúan los impactos de moléculas pequeñas de una pantalla de alto rendimiento (HTS) y se someten a una optimización limitada para identificar compuestos líderes prometedores . Estos compuestos principales se someten a una optimización más amplia en un paso posterior del descubrimiento de fármacos llamado optimización de clientes potenciales (LO). El proceso de descubrimiento de fármacos generalmente sigue el siguiente camino que incluye una etapa de éxito a líder:
- Validación de objetivos (TV) → Desarrollo de ensayos → Detección de alto rendimiento (HTS) → Hit to lead (H2L) → Optimización de leads (LO) → Desarrollo preclínico → Desarrollo clínico
La etapa de hit to lead comienza con la confirmación y evaluación de los hits de proyección inicial y es seguida por la síntesis de análogos (expansión de hit). Normalmente, los resultados de selección iniciales muestran afinidades de unión por su objetivo biológico en el rango micromolar ( concentración 10 -6 molar ). A través de la optimización limitada de H2L, las afinidades de los golpes a menudo se mejoran en varios órdenes de magnitud al rango nanomolar (10 −9 M). Los éxitos también se someten a una optimización limitada para mejorar la vida media metabólica de modo que los compuestos puedan probarse en modelos animales de enfermedad y también para mejorar la selectividad contra la unión de otras dianas biológicas que pueden resultar en efectos secundarios indeseables.
En promedio, solo uno de cada 5,000 compuestos que ingresa al descubrimiento de un fármaco hasta la etapa de desarrollo preclínico se convierte en un fármaco aprobado.
Confirmación de golpe
Una vez que se identifican los resultados en una pantalla de alto rendimiento, los resultados se confirman y evalúan mediante los siguientes métodos:
- Prueba de confirmación: los compuestos que se encontraron activos contra el objetivo seleccionado se vuelven a probar utilizando las mismas condiciones de ensayo utilizadas durante el HTS para asegurarse de que la actividad sea reproducible.
- Curva de respuesta a la dosis: el compuesto se prueba en un rango de concentraciones para determinar la concentración que da como resultado la mitad de la unión o actividad máxima (valor IC 50 o EC 50 respectivamente).
- Pruebas ortogonales: los aciertos confirmados se analizan utilizando un ensayo diferente que suele estar más cerca de la condición fisiológica objetivo o utilizando una tecnología diferente.
- Selección secundaria: los aciertos confirmados se prueban en un ensayo celular funcional para determinar la eficacia .
- Tratabilidad sintética: los químicos médicos evalúan los compuestos de acuerdo con su viabilidad de síntesis y otros parámetros como el aumento de escala o el costo de los productos.
- Pruebas biofísicas: resonancia magnética nuclear (RMN), calorimetría de titulación isotérmica (ITC), dispersión dinámica de luz (DLS), resonancia de plasmón superficial (SPR), interferometría de polarización dual (DPI), termoforesis a microescala (MST) se utilizan comúnmente para evaluar si la El compuesto se une eficazmente a la diana, la cinética , la termodinámica y la estequiometría de la unión, cualquier cambio conformacional asociado y para descartar la unión promiscua.
- Clasificación de aciertos y agrupación: los compuestos de aciertos confirmados se clasifican de acuerdo con los diversos experimentos de confirmación de aciertos.
- Evaluación de la libertad de funcionamiento : las estructuras de los resultados se verifican en bases de datos especializadas para determinar si son patentables.
Hit expansión
Tras la confirmación del acierto, se elegirán varios grupos de compuestos de acuerdo con sus características en las pruebas previamente definidas. Un grupo de compuestos Ideal contendrá miembros que posean:
- alta afinidad hacia el objetivo (menos de 1 μM)
- selectividad frente a otros objetivos
- eficacia significativa en un ensayo celular
- similitud a los medicamentos (peso molecular moderado y lipofilicidad generalmente estimados como ClogP ). La afinidad, el peso molecular y la lipofilia se pueden unir en un solo parámetro, como la eficacia del ligando y la eficacia lipofílica .
- unión de baja a moderada a la albúmina sérica humana
- baja interferencia con las enzimas P450 y las glicoproteínas P
- baja citotoxicidad
- estabilidad metabólica
- alta permeabilidad de la membrana celular
- alta solubilidad en agua (por encima de 10 μM)
- estabilidad química
- tractabilidad sintética
- patentabilidad
El equipo del proyecto generalmente seleccionará entre tres y seis series compuestas para explorar más a fondo. El siguiente paso permitirá la prueba de compuestos análogos para determinar una relación cuantitativa estructura-actividad (QSAR). Los análogos pueden seleccionarse rápidamente de una biblioteca interna o comprarse de fuentes disponibles comercialmente ("SAR por catálogo" o "SAR por compra"). Los químicos medicinales también comenzarán a sintetizar compuestos relacionados utilizando diferentes métodos, como la química combinatoria , la química de alto rendimiento o la síntesis de química orgánica más clásica .
Fase de optimización de clientes potenciales
El objetivo de esta fase de descubrimiento de fármacos es sintetizar compuestos líderes , nuevos análogos con potencia mejorada, actividades fuera del objetivo reducidas y propiedades fisicoquímicas / metabólicas que sugieran una farmacocinética in vivo razonable . Esta optimización se logra mediante la modificación química de la estructura de impacto, con modificaciones elegidas empleando el conocimiento de la relación estructura-actividad (SAR), así como el diseño basado en la estructura si se dispone de información estructural sobre el objetivo.
La optimización principal se ocupa de las pruebas experimentales y la confirmación del compuesto basado en modelos de eficacia animal y herramientas ADMET ( in vitro e in situ ) que pueden ir seguidas de la identificación y validación del objetivo.