Certains des médicaments les plus couramment utilisés exercent leurs effets thérapeutiques en formant des liaisons covalentes avec leurs cibles, comme l'aspirine et la pénicilline. Les médicaments covalents de ce type offrent l'avantage d'une puissance accrue et d'un engagement permanent avec la cible, ce qui se traduit par des effets plus durables. Malgré cela, il semble que jusqu'à une date relativement récente, il y avait une crainte palpable à l'idée de découvrir de nouveaux médicaments covalents. L'enthousiasme pour cette approche semble à nouveau augmenter avec l'approbation de médicaments oncologiques covalents irréversibles ciblant BTK et KRAS G12C.
Les sociétés pharmaceutiques ont dépensé littéralement des milliards pour constituer leurs collections de composés au cours du siècle dernier, mais la grande majorité de ces composés sont incapables d'engager leurs cibles de manière covalente. En conséquence, même si l'on voulait se lancer dans le criblage direct d'inhibiteurs covalents en utilisant des approches conventionnelles de criblage à haut débit, il n'est pas évident de savoir où l'on trouverait la collection de composés nécessaire pour le faire. En effet, la plupart des médicaments covalents récemment découverts sont issus de résultats de criblage non covalents auxquels ont été ajoutés des électrophiles.
X-Chem a réalisé une démonstration de faisabilité pour voir si la découverte d'inhibiteurs covalents pouvait se faire à grande échelle. Afin de produire un grand nombre de composés différents capables de modes d'action covalents, nous nous sommes tournés vers les chimiothèques encodées dans l'ADN. Comme cette technologie permet à la fois de synthétiser et de cribler des composés sous forme de mélanges, elle est capable de générer et d'utiliser plus rapidement de nouvelles collections de composés que la solution laborieuse qui consiste à générer une collection de composés en synthétisant séparément chacun d'entre eux. Nous avons pris une bibliothèque chimique existante codée par l'ADN de X-Chem qui contenait vingt-six millions de composés différents, tous terminés par une amine primaire ou secondaire et donc susceptibles d'être fonctionnalisés. Les composés susceptibles d'engager des cibles de manière covalente doivent contenir des électrophiles. L'installation de l'acrylamide dans cette bibliothèque sous forme de mélange, c'est-à-dire dans un seul tube, a été extrêmement simple. Pour ce projet, nous avons finalement installé sept électrophiles différents pour un total de 182 millions de composés différents.
L'étape suivante a été un peu plus délicate. Contrairement aux chimiothèques conventionnelles codées par l'ADN, qui peuvent être soumises à plusieurs cycles successifs de sélection par affinité en offrant alternativement la possibilité de se lier à une cible, en l'immobilisant, en la lavant et en libérant ensuite les membres liés, une liaison covalente, une fois formée, est permanente, ce qui est bien sûr le but recherché. Nous avons donc dû développer des méthodes capables d'enrichir suffisamment les membres actifs de la bibliothèque sur la base d'un seul événement d'interaction entre la cible et la bibliothèque. Nous avons également dû tenir compte du fait qu'une fois la liaison souhaitée formée, l'ADN codant est désormais attaché de manière covalente à la protéine cible, ce qui complique la récupération des informations sur la séquence codante.
Notre document récent explique comment nous avons optimisé ce processus en utilisant des contrôles sur l'ADN, notamment l'ibrutinib (covalent) et le dasatinib (non covalent), pour finalement arriver à une méthode utilisant l'incubation d'une solution native suivie de la capture sur des billes magnétiques IMAC, puis de lavages dénaturants avec de la guanidine suivis d'une élution avec de l'imidazole.
Nous avons ensuite appliqué ces méthodes aux bibliothèques d'électrophiles que nous venions de créer et avons ainsi découvert de nouveaux inhibiteurs covalents de BTK. Nous avons trouvé des composés actifs distincts affichant à la fois de l'acrylamide et un époxyde. Les époxydes sont les premiers inhibiteurs de BTK qui engagent la cible à l'aide de cet électrophile. Les composés ont été caractérisés par une série de techniques à Proteros Biostructures à Munich, y compris le déplacement du rapporteur, le déplacement thermique, la spectrométrie de masse des protéines intactes et la cristallographie aux rayons X. La puissance, la covalence et la spécificité ont toutes été confirmées. La puissance, la covalence et la spécificité ont toutes été confirmées.
Si votre projet nécessite une combinaison d'actions nouvelles et d'un mode d'action covalent et que vous vous demandez où trouver des centaines de millions de composés électrophiles à des fins de criblage, nous vous encourageons vivement à envisager la chimie codée par l'ADN. Avec cette expérience récente, nous avons démontré que cette approche peut fonctionner même pour des bibliothèques de grande taille numérique.
Pour en savoir plus sur cette étude, consultez notre publication évaluée par les pairs. Nouveaux inhibiteurs covalents irréversibles de BTK découverts à l'aide de la chimie encodée dans l'ADN en chimie médicinale bioorganique. Après ces expériences réussies de validation du concept, X-Chem a aidé ses partenaires à identifier puis à octroyer des licences pour de multiples inhibiteurs covalents irréversibles pour de multiples cibles thérapeutiques.
La technologie de X-Chem est actuellement la seule méthode démontrée disponible pour l'identification d'activateurs de cibles irréversibles qui permet le criblage de centaines de millions de composés simultanément. Cette plateforme a une large applicabilité et a prouvé sa valeur dans la découverte de hits et de leads avec un mode d'action covalent. Si vous vous sentez à l'aise avec les médicaments covalents et que vous êtes prêt à passer à l'action, X-Chem possède la technologie, l'expertise et l'expérience pour vous aider.
Référence
- Guilinger, J.P. et al. Nouveaux inhibiteurs covalents irréversibles de BTK découverts à l'aide de la chimie codée sur l'ADN. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2021, 42, 116223.
