La CeMM Library of Unique Drugs (CLOUD) è il primo insieme condensato di farmaci approvati dalla FDA che rappresentano tutti i composti clinici. Il suo potenziale è stato mostrato in uno schermo combinatorio ad alto rendimento presso la piattaforma di screening chimico CeMM, pubblicato in Natura chimica biologia :testando tutti i composti CLOUD in combinazione tra loro, una coppia di farmaci finora non correlati si è rivelata altamente efficace contro più linee cellulari di cancro alla prostata note per la loro resistenza alla terapia.

Due farmaci presi insieme possono a volte portare a risultati che si discostano ampiamente dall'effetto dei composti separati - un fatto ben noto dalle avvertenze sui foglietti illustrativi per i pazienti. Però, mentre i medici sconsigliano vivamente la miscelazione incontrollata di farmaci, la sinergia di due farmaci combinati valutati in ambito sperimentale può rivelare opzioni terapeutiche completamente nuove. Tuttavia, trovare una nuova combinazione di farmaci per una data malattia all'interno degli oltre 30, 000 prodotti farmaceutici approvati dalle agenzie di regolamentazione rappresentavano finora una grande sfida per gli scienziati.

Per facilitare lo screening sistematico delle interazioni sinergiche dei farmaci, CeMM PI Stefan Kubicek e i suoi colleghi hanno creato una raccolta di 308 composti (CeMM Library of Unique Drugs, CLOUD) che rappresentano efficacemente la diversità delle strutture e dei bersagli molecolari di tutte le entità chimiche approvate dalla FDA. Inoltre, gli scienziati hanno dimostrato il potenziale del CLOUD con la piattaforma di screening chimico altamente automatizzata di CeMM, identificando un nuovo effetto sinergico di due farmaci (flutamide e fenprocumone (PPC)) sulle cellule del cancro alla prostata. I risultati del team di Kubicek con Marco Licciardello come primo autore sono stati pubblicati in Natura chimica biologia .

Per l'istituzione del CLOUD, era necessaria una serie intelligente di passaggi di condensazione:gli scienziati del CeMM hanno prima determinato ed estratto 2171 ingredienti farmaceutici attivi unici dal database, scartare tutti i prodotti con composti identici. Prossimo, hanno rimosso grandi macromolecole come anticorpi e frammenti di sale, e scartato tutte le molecole che esercitano i loro effetti biologici attraverso meccanismi diversi dalle interazioni proteina-ligando, non sono usati per curare malattie o si trovano solo nei prodotti topici.

Con le restanti 954 piccole molecole sistemicamente attive (raccolta STEAM), il lavoro era appena iniziato:al fine di creare una raccolta completa di composti che si adattasse a una piastra standard di screening da 384 pozzetti, i ricercatori hanno aggiunto attività biologiche a tutti i farmaci con bersagli molecolari noti e li hanno raggruppati in 176 classi di struttura e attività simili. Con un sofisticato algoritmo di clustering, 239 farmaci rappresentativi sono stati selezionati da quelle classi. In combinazione con 34 farmaci con target sconosciuto e 35 forme attive di profarmaci (che altrimenti dovrebbero essere metabolizzate per diventare attive), 308 composti sono stati selezionati in totale per il CLOUD, la prima libreria al mondo che rappresenta tutte le entità chimiche approvate dalla FDA, inclusa la forma attiva dei profarmaci.

Per mettere alla prova lo schermo combinatorio con il CLOUD, Il gruppo di Kubicek ha studiato l'effetto delle combinazioni a coppie di composti CLOUD sulla vitalità delle cellule leucemiche KBM7, una linea cellulare adatta per esperimenti sui farmaci. Utilizzando una dose scelta individualmente per ciascun composto in base alla concentrazione plasmatica massima clinicamente rilevante, gli scienziati hanno trovato una forte interazione sinergica tra flutamide, un farmaco approvato per il trattamento del cancro alla prostata, e fenprocumone (PPC), un composto antitrombotico. In combinazione, flutamide e PPC hanno ucciso efficacemente le cellule tumorali.

Dopo aver identificato il recettore degli androgeni (AR) come bersaglio molecolare dell'interazione sinergica, gli scienziati hanno provato la combinazione di farmaci sulle cellule del cancro alla prostata note per essere difficili da trattare e hanno fatto centro. "La combinazione ha indotto una massiccia morte cellulare nelle cellule del cancro alla prostata. Siamo quindi tornati all'intero elenco dei farmaci approvati, e senza dubbio, potremmo mostrare che tutti i farmaci dei cluster che flutamide e fenprocumone rappresentano sinergizzano. In tal modo abbiamo convalidato il concetto riduzionista alla base della libreria CLOUD, " spiega Stefan Kubicek.

Con i loro esperimenti, Il team di Kubicek in collaborazione con scienziati dell'Università di Medicina di Vienna, l'Università di Uppsala, Enamine Kiev e il Max Planck Institute for Informatics di Saarbrücken hanno dimostrato che CLOUD è l'insieme ideale di composti per sviluppare test di screening e scoprire nuove applicazioni per principi attivi approvati. Al CeMM, con il CLOUD sono già state fatte alcune scoperte chiave su nuove domande di farmaci approvati. Per di più, come mostrato nell'attuale numero di Natura chimica biologia , il CLOUD è l'ideale per trovare nuove combinazioni di farmaci. "In vista di questi successi, Prevedo che questo insieme di composti diventerà lo standard mondiale per tutte le campagne di screening", sottolinea Stefan Kubicek.