Fenotipski pregled
Fenotipski pregled, često i fenotipski skrining, je tip pregleda koji se koristi u biološkim istraživanjima i otkrivanju lijekova za identifikaciju supstanci poput malih molekula, peptida ili iRNK koje mijenjaju fenotip ćelija ili organizama na željeni način.[1]
Historijski kontekst
urediFenotipski skrining povijesno je bio osnova za otkriće novih lijekova. Spojevi se pregledavaju na modelima ćelijskih ili životinjskih bolesti kako bi se identificirali oni koji uzrokuju poželjnu promjenu fenotipa. Tek nakon što su spojevi otkriveni, ulažu se napori da se odrede biološki ciljevi spojeva – proces poznat kao ciljna dekonvolucija. Ova opća strategija naziva se "klasična farmakologija", "napredna farmakologija" ili " fenotipsko otkrivanje lijekova" (PDD).
U novije vrijeme postalo je popularno razviti hipotezu da određeni biološki cilj modificira bolest, a zatim skrining velike propusnosti za spojeve koji moduliraju aktivnost ove prečišćene mete. Nakon toga se ti spojevi testiraju na životinjama, kako bi se utvrdilo imaju li željeni učinak. Ovaj pristup je poznat kao "obrnuta farmakologija" ili "otkrivanje lijekova zasnovanih na ciljevima" (TDD).[1][2][3][4][5]
Tipovi
urediNajjednostavniji fenotipski pregledi koriste ćelijsku liniju i nadgledaju jedan parametar, kao što je ćelijska smrt ili proizvodnje određenog proteina. Također se često koristi i skrining visokog sadržaja, gdje se promjene u ekspresiji nekoliko proteina mogu istodobno pratiti.[6][7]
U pristupima koji se temelje na cijelim životinjama, fenotipski pregled je najbolji primjer tamo gdje se tvar procjenjuje na potencijalnu terapijsku korist za mnoge različite tipove životinjskih modela, koji predstavljaju različita stanja bolesti.[8] Fenotipski skrining u sistemima zasnovanim na životinjama koristi modelne organizme za procjenu učinaka testa na potpuno sastavljene biološke sisteme. Primjeri organizama koji se koriste za izbor s visokim sadržajem uključuju vinsku mušicu ( Drosophila melanogaster ), zebricu (Danio rerio) i miševe (Mus musculus).[9] U nekim slučajevima termin fenotipski pregled/skrining koristi se za uključivanje slučajnih nalaza koji se javljaju u kliničkim ispitivanjima, posebno kada se otkriju novi i neočekivani terapeutski učinci terapijskog kandidata.[3] Skrining u modelnom organizmu nudi prednost ispitivanja proučavanih agenasa ili promjena ciljeva od interesa, u kontekstu potpuno integriranih, sastavljenih, bioloških sistema, pružajući uvide koji se inače ne bi mogli dobiti u ćelijskim sistemima. Neki su tvrdili da sistemi temeljeni na ćelijama nisu u stanju adekvatno modelirati procese ljudske bolest,i koji uključuju mnogo različitih tipova ćelija u mnogim različitim organskim sistemima i da se ovaj nivo složenosti može oponašati samo u modelnim organizmima.[10][11] Produktivnost otkrivanja lijekova fenotipskim pregledom u organizmima, uključujući slučajne nalaze u klinici, u skladu je s ovim pojmom.[3][12]
Fenotipski skrining in vivo se takođe može lahko obaviti korišćenjem testa ćelijskog snimanja koji je razvila Anne E. Carpenter. Različiti fluorofori različito podešen za označavanje glavne komponente ćelijskih kultura imaju veliku efikasnost kada se primjenjuju pregledom sa visokim sadržajem referentnih hemikalija na različite eukariotske ćelijske linije.[13]
Upotreba u repozicioniranju lijekova
urediPristupi fenotipskog skrininga zasnovani na životinjama nisu podložni skrinškim bibliotekama koje sadrže hiljade malih molekula. Stoga su ovi pristupi bili korisniji u procjeni već odobrenih lijekova ili kandidata za lijekove u kasnoj fazi za testiranje lijekova.[8]
Brojne kompanije, uključujući Melior Discovery,[14][15] Phylonix, Sosei specijalizirale su se za korištenje fenotipskog skrininga u modelima bolesti životinja za pozicioniranje lijekova. Mnoge druge kompanije uključene su u pristupe istraživanja fenotipskog skrininga, uključujući Eurofins Discovery Phenotypic Services, Evotec, Dharmacon, ThermoScientific, Cellecta iPersomics.
Saradničko istraživanje
urediFarmaceutska kompanija Eli Lilly formalizirala je zajedničke napore s različitim trećim stranama, s ciljem provođenja fenotipskog pregleda odabranih malih molekula.[16]
Reference
uredi- ^ a b Kotz J (april 2012). "Phenotypic screening, take two". Science-Business EXchange. 5 (15): 380. doi:10.1038/scibx.2012.380.
- ^ Lee JA, Uhlik MT, Moxham CM, Tomandl D, Sall DJ (maj 2012). "Modern phenotypic drug discovery is a viable, neoclassic pharma strategy". J. Med. Chem. 55 (10): 4527–38. doi:10.1021/jm201649s. PMID 22409666.
- ^ a b c Swinney DC, Anthony J (juli 2011). "How were new medicines discovered?". Nat Rev Drug Discov. 10 (7): 507–19. doi:10.1038/nrd3480. PMID 21701501. S2CID 19171881.
- ^ Zheng, Wei; Thorne, Natasha; McKew, John C. (2013). "Phenotypic screens as a renewed approach for drug discovery". Drug Discovery Today (jezik: engleski). 18 (21–22): 1067–1073. doi:10.1016/j.drudis.2013.07.001. PMC 4531371. PMID 23850704.
- ^ Brown, Dean G.; Wobst, Heike J. (18. 7. 2019). "Opportunities and Challenges in Phenotypic Screening for Neurodegenerative Disease Research". Journal of Medicinal Chemistry (jezik: engleski). 63 (5): 1823–1840. doi:10.1021/acs.jmedchem.9b00797. ISSN 0022-2623. PMID 31268707.
- ^ Haney SA, ured. (2008). High content screening: science, techniques and applications. New York: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-470-03999-1.
- ^ Giuliano KA, Haskins JR, ured. (2010). High Content Screening: A Powerful Approach to Systems Cell Biology and Drug Discovery. Totowa, NJ: Humana Press. ISBN 978-1-61737-746-4.
- ^ a b Barrett MJ, Frail DE, ured. (2012). "PhenotypicIn VivoScreening to Identify New, Unpredicted Indications for Existing Drugs and Drug Candidates". Drug repositioning: Bringing new life to shelved assets and existing drugs. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. str. 253–290. doi:10.1002/9781118274408.ch9. ISBN 978-0-470-87827-9.
- ^ Wheeler GN, Tomlinson RA (2012). Phenotypic screens with model organisms. New York, NY: Cambridge University Press. ISBN 978-0521889483.
- ^ Hellerstein MK (april 2008). "Exploiting complexity and the robustness of network architecture for drug discovery". J. Pharmacol. Exp. Ther. 325 (1): 1–9. doi:10.1124/jpet.107.131276. PMID 18202293. S2CID 36819512.
- ^ Hellerstein MK (januar 2008). "A critique of the molecular target-based drug discovery paradigm based on principles of metabolic control: advantages of pathway-based discovery". Metab. Eng. 10 (1): 1–9. doi:10.1016/j.ymben.2007.09.003. PMID 17962055.
- ^ Saporito MS, Reaume AG (2011). "theraTRACE®: A mechanism unbiased in vivo platform for phenotypic screening and drug repositioning". Drug Discovery Today: Therapeutic Strategies. 8 (2): 89–95. doi:10.1016/j.ddstr.2011.06.002.
- ^ Willis, Clinton; Nyffeler, Johanna; Harrill, Joshua (1. 8. 2020). "Phenotypic Profiling of Reference Chemicals across Biologically Diverse Cell Types Using the Cell Painting Assay". SLAS DISCOVERY: Advancing the Science of Drug Discovery (jezik: engleski). 25 (7): 755–769. doi:10.1177/2472555220928004. ISSN 2472-5552. PMID 32546035. S2CID 219726081.
- ^ "Melior Discovery website".
- ^ "Therapeutic Drug Repurposing, Repositioning and Rescue Part II: Business Review". Drug Discovery World. Pristupljeno 1. 5. 2015.
- ^ "Open Innovation Drug Discovery - What are PD2 and TargetD2?". Eli Lilly & Company. Arhivirano s originala, 30. 1. 2012. Pristupljeno 4. 6. 2012.
Dopunska literatura
uredi- Moffat JG, Rudolph J, Bailey D (august 2014). "Phenotypic screening in cancer drug discovery - past, present and future". Nature Reviews. Drug Discovery. 13 (8): 588–602. doi:10.1038/nrd4366. PMID 25033736. S2CID 5964541.
- Mullard A (decembar 2015). "The phenotypic screening pendulum swings". Nature Reviews. Drug Discovery. 14 (12): 807–9. doi:10.1038/nrd4783. PMID 26620403. S2CID 19367768.