Идентификация и валидация хитов

Хит — это соединение, демонстрирующее желаемую активность в скрининге; идентификация и валидация хитов — это работа по поиску таких соединений и последующему подтверждению того, что их активность реальна, воспроизводима и обусловлена подлинным взаимодействием с мишенью, а не артефактами. Только валидированные хиты с достоверной, поддающейся химической модификации структурой переходят на стадию лида, поэтому этот этап действует как фильтр качества между скринингом и оптимизацией.

Definition

Идентификация хитов — это обнаружение соединений, которые демонстрируют определенную активность в отношении мишени или фенотипа в скрининге; валидация хитов — это подтверждение того, что эта активность воспроизводима, концентрационно-зависима, связана с мишенью и свободна от артефактов, чтобы можно было выбрать подлинные отправные точки для оптимизации.

Scope

Эта тема охватывает, что считается хитом, пути поиска хитов (высокопроизводительный, фрагмент-ориентированный и компьютерный скрининг), а также то, как хиты подтверждаются и отбираются — подтверждение дозозависимого ответа, удаление соединений, мешающих анализу или проявляющих неспецифическую активность, и оценка химической модифицируемости. Фрагмент-ориентированный поиск хитов, включая биофизическое обнаружение слабых связывающих агентов, рассматривается как отдельный путь. Это справочный материал, а не клиническое руководство.

Core questions

• Какой уровень и качество активности квалифицируют соединение как хит?
• Как отличить истинный хит от артефакта анализа или неспецифического связывающего агента?
• Как фрагмент-ориентированные методы находят очень слабые, но высококачественные связывающие агенты, которые пропускают обычные скрининги?
• Какие валидированные хиты достаточно поддаются модификации, чтобы оправдать химическую оптимизацию?

Key concepts

• Определение хита и порог активности
• Подтверждение хита и дозозависимый ответ
• Интерференция анализа и ложноположительные результаты
• Неспецифические (часто встречающиеся) соединения
• Фрагмент-ориентированный скрининг
• Эффективность лиганда
• Химическая модифицируемость

Key theories

Фрагмент-ориентированный поиск хитов

Небольшие, низкосложные фрагменты скринируются таким образом, чтобы можно было обнаружить даже слабые связывающие агенты, часто с помощью чувствительных биофизических методов; поскольку каждый фрагмент эффективно использует свои атомы, валидированные фрагментные хиты обеспечивают высококачественные, пригодные для роста отправные точки, несмотря на низкую активность.

Mechanisms

После того как первичный скрининг выявляет активные лунки, идентифицированные соединения повторно тестируются для подтверждения воспроизводимой, концентрационно-зависимой активности. Затем валидация отсеивает артефакты: соединения, которые мешают считыванию результатов анализа, действуют неспецифически (например, через агрегацию) или поражают множество несвязанных мишеней, деприоритизируются. Ортогональные анализы и биофизические методы могут подтвердить прямое связывание с мишенью. Фрагмент-ориентированные подходы расширяют поиск хитов путем скрининга небольших фрагментов, слабое связывание которых обнаруживается чувствительными биофизическими методами; стратегия SAR-by-NMR показала, что такие фрагменты могут быть связаны или выращены в мощные лиганды, и десятилетний опыт уточнил, как валидированные фрагменты продвигаются дальше. Во всех подходах цель состоит в получении набора подтвержденных, поддающихся модификации хитов, пригодных для оптимизации.

Clinical relevance

Строгость валидации хитов влияет на то, какие химические серии прогрессируют, и, косвенно, на качество получаемых лекарств, поэтому понимание этого процесса помогает оценить, как возникают лекарства. Эта статья является образовательной, описывающей этап открытия; она не является основой для диагностики или лечения.

Evidence & guidelines

Литература носит методологический характер. Обзоры генерации хитов и лидов устанавливают критерии для отбора хитов помимо чистой активности, в то время как отчет SAR-by-NMR и ретроспективный обзор фрагмент-ориентированного дизайна документируют, как слабые, валидированные фрагментные хиты могут быть превращены в полезные лиды.

History

По мере развития высокопроизводительного скрининга стало ясно, что многие кажущиеся хиты были артефактами или неспецифическими связывающими агентами, и что одна только активность была плохим ориентиром для выбора соединений для дальнейшей разработки. Работа SAR-by-NMR 1996 года представила фрагмент-ориентированный поиск хитов, обнаруживая слабые связывающие агенты биофизически и выращивая их в мощные лиганды; к 2007 году этот подход накопил десятилетний опыт. Параллельно обзоры подчеркивали дисциплинированный отбор хитов как отдельный, добавляющий ценность этап между скринингом и оптимизацией лидов.

Debates

Активность против эффективности при выборе хитов

Выбор хитов исключительно по активности может благоприятствовать крупным, липофильным молекулам с плохой пригодностью для разработки; такие метрики, как эффективность лиганда и фрагмент-ориентированные стратегии, выступают за оценку качества связывания на атом, но наилучший способ взвешивания этих факторов остается практическим суждением.

Key figures

• Konrad Bleicher
• Stephen Fesik
• Philip Hajduk

Seminal works

• shuker-1996
• hajduk-greer-2007
• bleicher-2003

Frequently asked questions

В чем разница между хитом и лидом?

Хит — это подтвержденное активное соединение, полученное в результате скрининга; лид — это более разработанное соединение, обычно возникающее в результате оптимизации валидированного хита, которое обладает лучшей активностью, селективностью и свойствами, подобными лекарственным средствам, и является серьезным кандидатом для дальнейшей разработки.

Почему хиты должны быть валидированы, а не просто идентифицированы?

Многие активные соединения, полученные в скрининге, являются ложноположительными результатами, вызванными интерференцией анализа, агрегацией или неспецифическим связыванием; валидация подтверждает, что активность воспроизводима, концентрационно-зависима и обусловлена подлинным взаимодействием с мишенью, прежде чем будут выделены ресурсы.