Par Paige Dickson, chercheur principal du groupe Lead Discovery and Biochemistry

L'expression “on rate 100% des tirs que l'on ne prend pas” a été inventée par Wayne Gretzky à propos du fait de marquer des buts au hockey, mais ce dicton est tout aussi pertinent pour l'identification des petites molécules. Lorsqu'on lance un nouveau programme de découverte de médicaments, il est essentiel, pour réussir, d'identifier des séries chimiques de haute qualité pour l'optimisation des têtes de série. Les approches permettant d'identifier de nouvelles séries chimiques ne cessent de se développer, notamment le criblage traditionnel à haut débit, la découverte basée sur les fragments et les méthodes computationnelles. Parmi ces approches, les chimiothèques encodées dans l'ADN (DEL) offrent une voie efficace et rentable pour l'identification de novo de petites molécules. Les DEL permettent d'accéder à des molécules principales par une optimisation ciblée, en appliquant les données de criblage directement à la chimie médicinale. En utilisant les données de criblage pour informer la conception et l'optimisation des analogues, moins de cycles de chimie sont capables de produire des molécules principales de valeur.

Les offres DEL traditionnelles de X-Chem fournissent un service complet pour l'identification des résultats - y compris le contrôle de la qualité des réactifs de criblage spécifique au projet, le criblage DEL effectué chez X-Chem, l'analyse par un scientifique expert et la synthèse de composés pour les tests et les essais hors-ADN.

Les clients qui souhaitent s'impliquer davantage dans leur projet peuvent maintenant tirer parti de notre plateforme DELenable, un moteur de découverte guidé par l'utilisateur. DELenable permet aux chercheurs d'effectuer eux-mêmes le criblage de la bibliothèque codée par l'ADN, d'accéder aux résultats du criblage par le biais d'une interface utilisateur en libre-service et de consulter les experts DEL de X-Chem afin de maximiser la productivité de leur projet. Cela confère un niveau d'autonomie et de participation au processus DEL qui n'était pas possible auparavant. Cela s'avère particulièrement utile pour les programmes où le mécanisme d'action souhaité peut être compliqué ou lorsque les biomolécules cibles nécessitent des considérations spécifiques qui peuvent être mieux prises en charge à l'intérieur de l'entreprise.

L'un des avantages de l'offre DELenable est la possibilité d'adapter la conception expérimentale et l'analyse de l'écran à chaque cible interrogée - y compris l'évaluation de la sélectivité, de la cinétique de liaison et des mécanismes d'action particuliers. Par exemple, notre récent rapport en collaboration avec AstraZeneca, décrit l'identification par DEL de plusieurs séries chimiques uniques ciblant MerTK, une tyrosine kinase impliquée dans la progression du cancer. Grâce à un écran DEL multiplexé, des inhibiteurs de type I, de type III et de “type I ½” ont été identifiés, ce qui permettra de futurs efforts d'optimisation et de développement à travers plusieurs mécanismes d'action distincts. La structure co-cristalline ci-dessous illustre l'interaction entre deux des DEL sélectionnés et MerTK. La molécule verte présente une position de liaison conforme à l'inhibition compétitive de type I de l'ATP, et la molécule cyan présente une inhibition de type III, liant un site allostérique dans la poche de l'ATP. Les données de sélection des DEL ont directement corroboré ces mécanismes d'action, confirmant l'idée qu'une expérience de criblage peut être menée avec succès en gardant la MoA à l'esprit.

En utilisant la plateforme DELenable de X-Chem, les clients seront en mesure d'utiliser leurs données de dépistage DEL.

L'activation du criblage DEL consiste en de multiples composants distincts qui fonctionnent à l'unisson pour faciliter l'identification de petites molécules. Depuis le travail initial en laboratoire humide pour réaliser le criblage DEL médié par affinité jusqu'au processus d'analyse des données, y compris le regroupement des relations structure-activité, chaque aspect joue un rôle essentiel dans la plateforme.

Dans chaque processus d'habilitation, nous présentons les exigences fondamentales qui sous-tendent un criblage DEL réussi et productif : Tout d'abord, l'importance du contrôle de la qualité de la cible et de la génération de réactifs. Je compare parfois un criblage à une “partie de pêche” : votre cible biomoléculaire est l'appât et nos bibliothèques codées par l'ADN sont les poissons. Si vous ne validez pas la pureté, l'homogénéité et l'activité de votre cible, au lieu d'attraper un thon ahi, vous vous retrouverez probablement avec une ou deux chaussures ! Les agrégats de protéines ont tendance à recruter des membres hydrophobes de la bibliothèque qui se lient de manière non spécifique à des espèces repliées de manière improductive. De même, si la protéine n'est pas active ou fonctionnelle, les sites de liaison pertinents peuvent ne pas être disponibles pour que les membres de la bibliothèque interagissent. Fournir des conseils explicites sur la manière de qualifier expérimentalement la cible d'intérêt fait partie du processus DELenable afin de garantir la production de résultats de haute qualité.

En outre, une bonne compréhension du mode de liaison et du mécanisme d'action souhaités est nécessaire pour maximiser les résultats du criblage DEL et générer des analyses productives. Étant donné qu'un criblage DELenable comprend plus de 7 milliards de membres uniques de bibliothèques de petites molécules, il y a une quantité considérable de données à passer au crible en une seule journée de travail en laboratoire humide ! Grâce à DELenable, un chimiste est en mesure d'exploiter les données de criblage DEL pour identifier les structures de succès, en évaluant le SAR et les propriétés physicochimiques pour guider les décisions de resynthèse de succès et les efforts de validation ultérieurs. Le traitement des données est effectué dans notre portail Web X-Chem, où vous pouvez télécharger des fichiers de séquençage bruts, recevoir des fichiers de données prêts à l'analyse pour les activités de recherche de hit et accéder aux ressources DEL pour maximiser le succès de vos projets DELenable. L'expertise en informatique et en calcul qui a permis le succès de nombreux projets chez X-Chem est maintenant offerte aux clients pour la première fois par l'entremise du portail Web. Tout au long de ce processus, l'équipe scientifique de X-Chem peut fournir des conseils et répondre à toute demande concernant les nuances expérimentales ou analytiques de DEL.

Pourquoi choisir DELenable plutôt qu'un modèle de dépistage traditionnel ? Il y a plusieurs raisons d'assumer la responsabilité d'effectuer soi-même le criblage DEL - l'une d'entre elles étant tout simplement d'avoir une protéine capricieuse qui pourrait ne pas survivre à l'expédition et à l'entreposage à long terme. Peut-être l'identité de la cible et le mécanisme d'action souhaité sont-ils nouveaux et le maintien de la confidentialité de ces détails est-il très important. Quoi qu'il en soit, X-Chem a établi un flux de travail direct dans lequel un client peut internaliser le criblage DEL tout en faisant appel à notre expertise pour maximiser la productivité et le succès. Depuis que je suis chercheur principal chez X-Chem, j'ai travaillé avec de nombreux clients pour permettre le criblage des DEL dans leurs propres laboratoires avec beaucoup de succès, et j'ai hâte de travailler avec vous sur de futurs projets !