การระบุและการตรวจสอบความถูกต้องของสารออกฤทธิ์ (Hit Identification and Validation)

สารออกฤทธิ์ (hit) คือสารประกอบที่แสดงฤทธิ์ตามที่ต้องการในการคัดกรอง การระบุและการตรวจสอบความถูกต้องของสารออกฤทธิ์คืองานในการค้นหาสารประกอบดังกล่าวและยืนยันว่าฤทธิ์ของสารนั้นเป็นจริง สามารถทำซ้ำได้ และเกิดจากปฏิกิริยาที่แท้จริงกับเป้าหมาย ไม่ใช่จากสิ่งแปลกปลอม เฉพาะสารออกฤทธิ์ที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องแล้วและมีคุณสมบัติทางเคมีที่น่าเชื่อถือและสามารถพัฒนาต่อได้เท่านั้นที่จะถูกนำไปสู่ขั้นตอนการเป็นสารนำ (lead) ดังนั้น ขั้นตอนนี้จึงทำหน้าที่เป็นตัวกรองคุณภาพระหว่างการคัดกรองและการปรับปรุงให้เหมาะสม

Definition

การระบุสารออกฤทธิ์คือการค้นพบสารประกอบที่แสดงฤทธิ์ที่กำหนดต่อเป้าหมายหรือฟีโนไทป์ในการคัดกรอง การตรวจสอบความถูกต้องของสารออกฤทธิ์คือการยืนยันว่าฤทธิ์นี้สามารถทำซ้ำได้ ขึ้นอยู่กับความเข้มข้น เกี่ยวข้องกับเป้าหมาย และปราศจากสิ่งแปลกปลอม เพื่อให้สามารถเลือกจุดเริ่มต้นที่แท้จริงสำหรับการปรับปรุงให้เหมาะสมได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงสิ่งที่นับว่าเป็นสารออกฤทธิ์ แนวทางในการค้นหาสารออกฤทธิ์ (การคัดกรองแบบอัตราการผลิตสูง การคัดกรองโดยใช้ชิ้นส่วน และการคัดกรองด้วยคอมพิวเตอร์) และวิธีการยืนยันและคัดแยกสารออกฤทธิ์ เช่น การยืนยันการตอบสนองต่อขนาดยา การกำจัดสารประกอบที่รบกวนการทดสอบหรือสารที่ออกฤทธิ์หลายอย่าง และการประเมินความสามารถในการพัฒนาทางเคมี การค้นหาสารออกฤทธิ์โดยใช้ชิ้นส่วน รวมถึงการตรวจจับการจับที่อ่อนแอด้วยวิธีทางชีวฟิสิกส์ ถือเป็นแนวทางที่แตกต่างกัน นี่คือเอกสารอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

Core questions

• ระดับและคุณภาพของฤทธิ์แบบใดที่ทำให้สารประกอบมีคุณสมบัติเป็นสารออกฤทธิ์?
• จะแยกแยะสารออกฤทธิ์ที่แท้จริงออกจากสิ่งแปลกปลอมในการทดสอบหรือสารที่ออกฤทธิ์หลายอย่างและไม่จำเพาะได้อย่างไร?
• วิธีการที่ใช้ชิ้นส่วนค้นหาสารที่จับอ่อนแอแต่มีคุณภาพสูงซึ่งการคัดกรองแบบทั่วไปพลาดไปได้อย่างไร?
• สารออกฤทธิ์ที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องแล้วชนิดใดที่มีความสามารถในการพัฒนาทางเคมีเพียงพอที่จะรับประกันการปรับปรุงให้เหมาะสมทางเคมี?

Key concepts

• คำจำกัดความของสารออกฤทธิ์และเกณฑ์ฤทธิ์
• การยืนยันสารออกฤทธิ์และการตอบสนองต่อขนาดยา
• การรบกวนการทดสอบและผลบวกปลอม
• สารประกอบที่ออกฤทธิ์หลายอย่าง (frequent-hitter)
• การคัดกรองโดยใช้ชิ้นส่วน
• ประสิทธิภาพของลิแกนด์
• ความสามารถในการพัฒนาทางเคมี

Key theories

การค้นหาสารออกฤทธิ์โดยใช้ชิ้นส่วน

ชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีความซับซ้อนต่ำจะถูกคัดกรองเพื่อให้สามารถตรวจจับสารที่จับอ่อนแอได้บ่อยครั้งด้วยวิธีทางชีวฟิสิกส์ที่มีความไวสูง เนื่องจากแต่ละชิ้นส่วนใช้ประโยชน์จากอะตอมได้อย่างมีประสิทธิภาพ สารออกฤทธิ์ที่เป็นชิ้นส่วนที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องแล้วจึงเป็นจุดเริ่มต้นที่มีคุณภาพสูงและสามารถพัฒนาต่อได้แม้จะมีศักยภาพต่ำ

Mechanisms

หลังจากที่การคัดกรองเบื้องต้นระบุหลุมที่มีฤทธิ์ สารประกอบที่ระบุจะถูกทดสอบซ้ำเพื่อยืนยันฤทธิ์ที่ทำซ้ำได้และขึ้นอยู่กับความเข้มข้น จากนั้นการตรวจสอบความถูกต้องจะคัดแยกสิ่งแปลกปลอมออกไป: สารประกอบที่รบกวนการอ่านผลการทดสอบ ที่ออกฤทธิ์ไม่จำเพาะ (เช่น ผ่านการรวมตัวกัน) หรือที่ออกฤทธิ์ต่อเป้าหมายที่ไม่เกี่ยวข้องหลายอย่างจะถูกลดความสำคัญลง การทดสอบแบบออร์โธกอนอลและวิธีทางชีวฟิสิกส์สามารถยืนยันการจับกับเป้าหมายโดยตรงได้ แนวทางที่ใช้ชิ้นส่วนช่วยขยายการค้นหาสารออกฤทธิ์โดยการคัดกรองชิ้นส่วนขนาดเล็กซึ่งการจับที่อ่อนแอจะถูกตรวจจับด้วยเทคนิคทางชีวฟิสิกส์ที่มีความไวสูง กลยุทธ์ SAR-by-NMR แสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนดังกล่าวสามารถเชื่อมโยงหรือพัฒนาเป็นลิแกนด์ที่มีศักยภาพได้ และประสบการณ์ตลอดทศวรรษได้ปรับปรุงวิธีการพัฒนาชิ้นส่วนที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องแล้ว ในทุกแนวทาง เป้าหมายคือชุดของสารออกฤทธิ์ที่ได้รับการยืนยันและสามารถพัฒนาต่อได้ซึ่งเหมาะสมสำหรับการปรับปรุงให้เหมาะสม

Clinical relevance

ความเข้มงวดของการตรวจสอบความถูกต้องของสารออกฤทธิ์มีอิทธิพลต่อชุดสารเคมีที่จะก้าวหน้า และโดยอ้อมต่อคุณภาพของยาที่ได้ ดังนั้นการทำความเข้าใจจึงช่วยในการประเมินว่ายาเกิดขึ้นได้อย่างไร ข้อมูลนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษา โดยอธิบายขั้นตอนการค้นพบ ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

วรรณกรรมส่วนใหญ่เป็นระเบียบวิธีวิจัย บทวิจารณ์เกี่ยวกับการสร้างสารออกฤทธิ์และสารนำได้กำหนดเกณฑ์สำหรับการคัดแยกสารออกฤทธิ์นอกเหนือจากศักยภาพดิบ ในขณะที่รายงาน SAR-by-NMR และการทบทวนย้อนหลังของการออกแบบโดยใช้ชิ้นส่วนได้บันทึกวิธีการที่สารออกฤทธิ์ที่เป็นชิ้นส่วนที่อ่อนแอแต่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องแล้วสามารถเปลี่ยนเป็นสารนำที่มีประโยชน์ได้

History

เมื่อการคัดกรองแบบอัตราการผลิตสูงพัฒนาขึ้น ก็เป็นที่ชัดเจนว่าสารออกฤทธิ์ที่ดูเหมือนหลายชนิดเป็นสิ่งแปลกปลอมหรือสารที่จับไม่จำเพาะ และศักยภาพเพียงอย่างเดียวเป็นแนวทางที่ไม่ดีในการตัดสินใจว่าจะติดตามสารประกอบใด งาน SAR-by-NMR ในปี 1996 ได้นำเสนอการค้นหาสารออกฤทธิ์โดยใช้ชิ้นส่วน โดยตรวจจับสารที่จับอ่อนแอด้วยวิธีทางชีวฟิสิกส์และพัฒนาให้เป็นลิแกนด์ที่มีศักยภาพ ภายในปี 2007 แนวทางนี้มีบทเรียนสะสมมาเป็นทศวรรษ ในขณะเดียวกัน บทวิจารณ์ได้เน้นย้ำถึงการคัดแยกสารออกฤทธิ์อย่างมีระเบียบวินัยว่าเป็นขั้นตอนที่แตกต่างและเพิ่มมูลค่าระหว่างการคัดกรองและการปรับปรุงสารนำ

Debates

ศักยภาพเทียบกับประสิทธิภาพในการเลือกสารออกฤทธิ์

การเลือกสารออกฤทธิ์โดยพิจารณาจากศักยภาพเพียงอย่างเดียวอาจส่งผลให้ได้โมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีคุณสมบัติชอบไขมันซึ่งพัฒนาได้ยาก ตัวชี้วัดเช่นประสิทธิภาพของลิแกนด์และกลยุทธ์ที่ใช้ชิ้นส่วนสนับสนุนการให้คุณค่ากับคุณภาพของการจับต่ออะตอม แต่การให้น้ำหนักปัจจัยเหล่านี้อย่างเหมาะสมที่สุดยังคงเป็นการตัดสินใจเชิงปฏิบัติ

Key figures

• Konrad Bleicher
• Stephen Fesik
• Philip Hajduk

Seminal works

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

Frequently asked questions

สารออกฤทธิ์ (hit) กับสารนำ (lead) แตกต่างกันอย่างไร?

สารออกฤทธิ์คือสารประกอบที่ออกฤทธิ์ที่ได้รับการยืนยันจากการคัดกรอง สารนำคือสารประกอบที่ได้รับการพัฒนามากขึ้น โดยปกติเกิดจากการปรับปรุงสารออกฤทธิ์ที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องแล้ว ซึ่งมีศักยภาพ ความจำเพาะ และคุณสมบัติคล้ายยาที่ดีขึ้น และเป็นผู้สมัครที่จริงจังสำหรับการพัฒนาต่อไป

ทำไมสารออกฤทธิ์ต้องได้รับการตรวจสอบความถูกต้องแทนที่จะระบุเพียงอย่างเดียว?

สารที่ออกฤทธิ์ในการคัดกรองจำนวนมากเป็นผลบวกปลอมที่เกิดจากการรบกวนการทดสอบ การรวมตัวกัน หรือการจับที่ไม่จำเพาะ การตรวจสอบความถูกต้องยืนยันว่าฤทธิ์นั้นสามารถทำซ้ำได้ ขึ้นอยู่กับความเข้มข้น และเกิดจากปฏิกิริยาที่แท้จริงกับเป้าหมายก่อนที่จะมีการจัดสรรทรัพยากร