Uno strumento di screening ampiamente utilizzato utilizzato nelle prime fasi della scoperta di farmaci per eliminare i composti indesiderati è sbagliato così spesso che non può essere considerato attendibile da solo, secondo gli scienziati dell'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill.
I PAINS, o composti di interferenza pan-assay, sono una fonte importante di falsi positivi nel processo di scoperta dei farmaci. I PAINS sono composti biologicamente attivi che si mascherano da potenziali farmaci candidati durante lo screening iniziale ad alto volume utilizzato per cercare possibili nuovi farmaci. I PAINS agiscono interrompendo la tecnologia di analisi utilizzata nello screening per segnalare l'attività biologica, ma non sono attivi contro il bersaglio biologico previsto.
Sette anni fa, un team di scienziati ha identificato una serie di impronte molecolari che, secondo loro, potrebbero essere utilizzate per identificare i composti PAINS. Hanno trovato 480 frammenti molecolari che hanno chiamato avvisi PAINS. La presenza di un avviso PAINS in un composto significava che il composto era un PAIN. Lo scienziato farmaceutico era grato di avere finalmente uno strumento facile da usare per filtrare i DOLORI dal processo di scoperta dei farmaci. Non così velocemente, dice Alex Tropsha, dottorato di ricerca, il K.H. Lee Distinguished Professor presso la UNC Eshelman School of Pharmacy.
La sua squadra, guidato dal dottorando Stefano Capuzzi, ha esaminato attentamente come sono stati sviluppati i 480 avvisi PAINS. Hanno scoperto che 328 degli avvisi, quasi il 70%, sono stati creati da appena quattro composti o meno ciascuno. Non si dovrebbero trarre conclusioni valide da campioni così piccoli, ha detto Capuzzi.
"In alcuni casi, solo un composto con una certa sottostruttura ha mostrato un cattivo comportamento, e quindi è stato creato un avviso. Nello strumento di screening PAINS, quell'avviso viene applicato a tutto con una struttura simile, " ha detto Capuzzi. "È come qualcuno che è stato morso da un cane di nome Fido presumendo che ogni cane di nome Fido sia pericoloso".
I ricercatori dell'UNC-Chapel Hill hanno analizzato migliaia di composti che sono stati testati in centinaia di esperimenti e hanno dimostrato che la maggior parte dei composti contrassegnati con avvisi PAINS non mostra alcuna tendenza a interferire con la tecnologia di screening dei candidati ai farmaci e può in effetti essere costantemente inattiva nonostante l'estesa test.
"I DOLORI sono reali, e sono un vero problema per i chimici farmaceutici che potrebbero esaminare decine di migliaia di composti al giorno alla ricerca di un candidato farmaco, " Disse Tropsha. "Tuttavia, Gli avvisi PAINS segnalano un gran numero di buoni composti come PAINS. Abbiamo anche riscontrato che la presenza di avvisi PAINS, contrariamente alle aspettative, non rifletteva alcuna attività intensificata durante il processo di analisi".
Quando si sfida un'idea popolare come gli avvisi PAINS, i ricercatori dell'UNC-Chapel Hill dovevano essere sicuri di avere ragione nel dire che il sistema è gravemente difettoso, quindi hanno testato ampiamente la loro idea.
Primo, hanno analizzato migliaia di composti in un database pubblicamente disponibile di sostanze chimiche accuratamente testate e hanno dimostrato che molti composti che possiedono sottostrutture PAINS non sembrano effettivamente interferire con la tecnologia di screening dei farmaci.
Prossimo, il team ha applicato i filtri PAINS a un gruppo di composti chimici noti come materia chimica oscura. I composti di questo gruppo sono stati tutti testati più di 100 volte ciascuno senza mostrare alcuna attività biologica. Essi, per definizione, non deve contenere avvisi PAINS perché i PAINS sono biologicamente attivi, ma il team UNC ha trovato 109 avvisi PAINS presenti in 3, 570 composti della sostanza chimica oscura esaminati.
Finalmente, UNC e altri ricercatori hanno anche osservato che 87 farmaci approvati dalla FDA, di cui 19 dall'elenco dei medicinali essenziali dell'Organizzazione mondiale della sanità, contengono avvisi PAINS. Un esempio è la zidovudina, che viene utilizzato per prevenire e curare l'HIV/AIDS. Tra il 2008 e il 2011, la zidovudina è stata prescritta oltre 1 milione di volte solo negli Stati Uniti.
Eltrombopag, un trattamento rivoluzionario approvato dalla FDA per la trombocitopenia, o basso numero di piastrine, contengono avvisi PAINS. Così fa Tadalafil, meglio conosciuto come Cialis, che ha vendite annuali superiori a $ 2 miliardi ed è approvato per il trattamento sia della disfunzione erettile che dell'ingrossamento della prostata.
"Le persone hanno usato ciecamente gli avvisi PAINS, e se continuano a farlo, molti farmaci tanto necessari potrebbero non essere mai trovati, " Ha detto Tropsha. "Gli strumenti computazionali possono aiutare nel processo di triage per trovare nuovi composti farmacologici, ma se vengono usati in modo improprio o senza cautela, gli stessi strumenti potrebbero impedire ai farmaci futuri di arrivare sul mercato".
Il gruppo di Tropsha continua a lavorare su approcci computazionali che prevedano in modo affidabile possibili candidati a farmaci, eliminando al contempo i candidati a farmaci improbabili da ulteriori considerazioni. Il loro studio è stato pubblicato su ACS Journal of Chemical Information and Modeling ed è stato selezionato come articolo ACS Editors' Choice.
