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Articulo de referencia

Cribado fenotípico

El cribado fenotípico es un tipo de cribado utilizado en la investigación biológica y el descubrimiento de fármacos para identificar sustancias como moléculas pequeñas , péptido...

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El cribado fenotípico es un tipo de cribado utilizado en la investigación biológica y el descubrimiento de fármacos para identificar sustancias como moléculas pequeñas , péptidos o ARN de interferencia (ARNi) que alteran el fenotipo de una célula o un organismo de la manera deseada. [ 1 ] El cribado fenotípico debe ir seguido de la identificación (a veces denominada deconvolución del objetivo) y la validación, [ 2 ] a menudo mediante el uso de quimioproteómica , para identificar los mecanismos a través de los cuales actúa un compuesto fenotípico. [ 3 ]

Contexto histórico

Históricamente, el cribado fenotípico ha sido la base para el descubrimiento de nuevos fármacos. [ 4 ] Los compuestos se analizan en modelos celulares o animales de enfermedades para identificar aquellos que provocan un cambio fenotípico deseable. Solo después de descubrir los compuestos se realizan esfuerzos para determinar sus dianas biológicas , un proceso conocido como deconvolución de dianas. Esta estrategia general se denomina « farmacología clásica », «farmacología directa» o «descubrimiento fenotípico de fármacos» (PDD). [ 4 ]

Más recientemente, se ha popularizado el desarrollo de una hipótesis que postula que una determinada diana biológica modifica la enfermedad, para luego buscar compuestos que modulen la actividad de esta diana purificada. Posteriormente, estos compuestos se prueban en animales para comprobar si tienen el efecto deseado. Este enfoque se conoce como « farmacología inversa » o «descubrimiento de fármacos basado en dianas» (TDD). [ 5 ] Sin embargo, análisis estadísticos recientes revelan que un número desproporcionado de fármacos innovadores con mecanismos de acción novedosos provienen del cribado fenotípico [ 6 ] , lo que ha generado un resurgimiento del interés en este método. [ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]

Tipos

In vitro

Las pruebas fenotípicas más sencillas emplean líneas celulares y monitorizan un único parámetro, como la muerte celular o la producción de una proteína específica. También se suele utilizar la detección de alto contenido, en la que se pueden monitorizar simultáneamente los cambios en la expresión de varias proteínas. [ 9 ] [ 10 ] La microscopía de alto contenido de componentes celulares marcados con colorantes también puede revelar los efectos de los compuestos en cultivos celulares in vitro, distinguiendo los efectos fenotípicos de una amplia variedad de fármacos. [ 11 ]

In vivo

En los enfoques basados ​​en animales completos, el cribado fenotípico se ejemplifica mejor cuando se evalúa una sustancia para determinar su potencial beneficio terapéutico en muchos tipos diferentes de modelos animales que representan diferentes estados de enfermedad. [ 12 ] El cribado fenotípico en sistemas basados ​​en animales utiliza organismos modelo para evaluar los efectos de un agente de prueba en sistemas biológicos completamente ensamblados. Algunos ejemplos de organismos utilizados para el cribado de alto contenido incluyen la mosca de la fruta ( Drosophila melanogaster ), el pez cebra ( Danio rerio ) y los ratones ( Mus musculus ). [ 13 ] En algunos casos, el término cribado fenotípico se utiliza para incluir los hallazgos fortuitos que ocurren en entornos de ensayos clínicos, particularmente cuando se descubren efectos terapéuticos nuevos e inesperados de un candidato terapéutico. [ 6 ]

El cribado en organismos modelo ofrece la ventaja de investigar agentes de prueba, o alteraciones en objetivos de interés, en el contexto de sistemas biológicos completamente integrados y ensamblados, lo que proporciona información que de otro modo no se podría obtener en sistemas celulares. Algunos han argumentado que los sistemas basados ​​en células no pueden modelar adecuadamente los procesos de enfermedades humanas que involucran muchos tipos celulares diferentes en muchos sistemas orgánicos diferentes y que este tipo de complejidad solo se puede emular en organismos modelo. [ 14 ] [ 15 ] La productividad del descubrimiento de fármacos mediante el cribado fenotípico en organismos, incluidos los hallazgos fortuitos en la clínica, son consistentes con esta noción. [ 6 ] [ 16 ]

Uso en el reposicionamiento de fármacos

Los métodos de cribado fenotípico basados ​​en animales no son tan adecuados para analizar bibliotecas que contienen miles de moléculas pequeñas. Por lo tanto, estos métodos han resultado más útiles para evaluar fármacos ya aprobados o candidatos a fármacos en fases avanzadas para su reposicionamiento . [ 12 ]

Varias empresas, entre ellas Melior Discovery , [ 17 ] [ 18 ] Phylonix y Sosei , se han especializado en el uso de la detección fenotípica en modelos animales de enfermedades para el posicionamiento de fármacos. Muchas otras empresas participan en enfoques de investigación de detección fenotípica, entre ellas Eurofins Discovery Phenotypic Services, Evotec , Dharmacon, Inc. , ThermoScientific , Cellecta y Persomics .

Investigación colaborativa

La compañía farmacéutica Eli Lilly ha formalizado esfuerzos de colaboración con varios terceros destinados a realizar pruebas de detección fenotípica de moléculas pequeñas seleccionadas. [ 19 ]

Referencias

  1. 1 2 Kotz J (abril de 2012). "Cribado fenotípico, segunda parte" . Science-Business EXchange . 5 (15): 380. doi : 10.1038/scibx.2012.380 .
  2. ↑ Wilkinson IV, Terstappen GC, Russell AJ (septiembre de 2020). "Combinación de estrategias experimentales para una deconvolución exitosa de objetivos". Drug Discovery Today . 25 (11): 1998– 2005. doi : 10.1016/j.drudis.2020.09.016 . PMID 32971235. S2CID 221914342 .  
  3. ↑ Moellering RE, Cravatt BF (enero de 2012). "Cómo la quimioproteómica puede facilitar el descubrimiento y desarrollo de fármacos" . Química y Biología . 19 (1): 11–22 . doi : 10.1016/j.chembiol.2012.01.001 . PMC 3312051. PMID 22284350 .  
  4. 1 2 Vincent F, Nueda A, Lee J, Schenone M, Prunotto M, Mercola M (mayo de 2022). "Descubrimiento de fármacos fenotípicos: éxitos recientes, lecciones aprendidas y nuevas direcciones" . Nature Reviews. Drug Discovery . 21 (12): 899– 914. doi : 10.1038/s41573-022-00472-w . PMC 9708951. PMID 35637317. S2CID 249201045 .   
  5. ↑ Lee JA, Uhlik MT, Moxham CM, Tomandl D, Sall DJ (mayo de 2012). "El descubrimiento moderno de fármacos fenotípicos es una estrategia farmacéutica neoclásica viable". Journal of Medicinal Chemistry . 55 (10): 4527– 4538. doi : 10.1021/jm201649s . PMID 22409666 . 
  6. 1 2 3 Swinney DC, Anthony J (junio de 2011). "¿Cómo se descubrieron los nuevos medicamentos?". Nature Reviews. Drug Discovery . 10 (7): 507– 519. doi : 10.1038/nrd3480 . PMID 21701501. S2CID 19171881 .  
  7. ↑ Zheng W, Thorne N, McKew JC (noviembre de 2013). "Pruebas fenotípicas como un enfoque renovado para el descubrimiento de fármacos" . Drug Discovery Today . 18 ( 21–22 ): 1067–1073 . doi : 10.1016/j.drudis.2013.07.001 . PMC 4531371. PMID 23850704 .  
  8. ↑ Brown DG, Wobst HJ (marzo de 2020). " Oportunidades y desafíos en la detección fenotípica para la investigación de enfermedades neurodegenerativas". Journal of Medicinal Chemistry . 63 (5): 1823– 1840. doi : 10.1021/acs.jmedchem.9b00797 . PMID 31268707. S2CID 195798523 .  
  9. ↑ Haney SA, ed. (2008). High content screening: science, techniques and applications . Nueva York: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-470-03999-1.
  10. ↑ Giuliano KA, Haskins JR, ed. (2010). High Content Screening: A Powerful Approach to Systems Cell Biology and Drug Discovery . Totowa, NJ: Humana Press. ISBN 978-1-61737-746-4.
  11. ↑ Willis C, Nyffeler J, Harrill J (agosto de 2020). "Perfilado fenotípico de sustancias químicas de referencia en diversos tipos celulares biológicos mediante el ensayo de tinción celular" . SLAS Discovery . 25 ( 7): 755– 769. doi : 10.1177/2472555220928004 . PMC 9710725. PMID 32546035. S2CID 219726081 .   
  12. 1 2 Barrett MJ, Frail DE, ed. (2012). "Phenotypic In VivoScreening to Identify New, Unpredicted Indications for Existing Drugs and Drug Candidates". Drug repositioning: Bringing new life to shelved assets and existing drugs . Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. pp. 253–290 . doi : 10.1002/9781118274408.ch9 . ISBN  978-0-470-87827-9.
  13. ↑ Wheeler GN, Tomlinson RA (2012). Phenotypic screens with model organisms . Nueva York, NY: Cambridge University Press. ISBN 978-0521889483.
  14. ↑ Hellerstein MK (abril de 2008). "Aprovechamiento de la complejidad y la robustez de la arquitectura de red para el descubrimiento de fármacos". The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics . 325 (1): 1– 9. doi : 10.1124/jpet.107.131276 . PMID 18202293. S2CID 36819512 .  
  15. ↑ Hellerstein MK (enero de 2008). "Una crítica del paradigma de descubrimiento de fármacos basado en dianas moleculares basado en principios de control metabólico: ventajas del descubrimiento basado en vías metabólicas". Metabolic Engineering . 10 (1): 1– 9. doi : 10.1016/j.ymben.2007.09.003 . PMID 17962055 . 
  16. ↑ Saporito MS, Reaume AG (2011). "theraTRACE®: Una plataforma in vivo imparcial para la detección fenotípica y el reposicionamiento de fármacos". Drug Discovery Today: Therapeutic Strategies . 8 (2): 89– 95. doi : 10.1016/j.ddstr.2011.06.002 .
  17. ↑ "Sitio web de Melior Discovery" .
  18. ↑ "Reutilización, reposicionamiento y rescate de fármacos terapéuticos, parte II: revisión empresarial" . Drug Discovery World. 6 de abril de 2015. Consultado el 1 de mayo de 2015 .
  19. ↑ "Descubrimiento de fármacos mediante innovación abierta: ¿Qué son PD2 y TargetD2?" . Eli Lilly & Company. Archivado del original el 30/01/2012 . Consultado el 04/06/2012 .

Lecturas adicionales

  • Moffat JG, Rudolph J, Bailey D (agosto de 2014). "Cribado fenotípico en el descubrimiento de fármacos contra el cáncer: pasado, presente y futuro". Nature Reviews. Drug Discovery . 13 (8): 588– 602. doi : 10.1038/nrd4366 . PMID 25033736. S2CID 5964541 .  
  • Mullard A (diciembre de 2015). "El péndulo de la detección fenotípica oscila". Nature Reviews. Drug Discovery . 14 (12): 807– 809. doi : 10.1038/nrd4783 . PMID 26620403. S2CID 19367768 .