Una eina per accelerar el descobriment de fàrmacs


El Chemical Checker proporciona informació processada i harmonitzada de la bioactivitat de 1 milió de molècules petites.

L'eina, desenvolupada pel laboratori de Bioinformàtica Estructural i Biologia de Xarxes de l'IRB Barcelona, ha estat publicada a Nature Biotechnology.

 

Conèixer com interactua una molècula amb l'organisme és crucial a l'hora de considerar el seu potencial terapèutic. Liderat per l'investigador ICREA Patrick Aloy, el laboratori de Bioinformàtica Estructural i Biologia de Xarxes (SBNB) de l'IRB Barcelona ha presentat el Chemical Checker, una eina online de lliure accés que proporciona informació sobre els efectes de més d'1 milió de compostos en una àmplia gamma d'entorns biològics. El Chemical Checker, publicat a Nature Biotechnology, ofereix un ampli ventall de dades de molècules petites, que van més enllà de la informació química, oferint noves perspectives per explorar el seu potencial terapèutic.

El laboratori de SBNB ja ha demostrat el potencial de l'eina en aconseguir revertir alteracions genètiques pròpies de l'Alzheimer in vitro, utilitzant medicaments ja aprovats i compostos experimentals. Aquest grup de científics també ha identificat diversos compostos que podrien substituir els tractaments per "biològics", com ara les teràpies amb anticossos, que mostren una alta especificitat i eficiència, però són costosos i propensos a problemes farmacocinètics. "Preveiem moltes aplicacions per al Chemical Checker en el procés de descobriment de fàrmacs", explica Aloy, "com, per exemple, consultes per prioritzar el reposicionament de fàrmacs i les oportunitats de la combinació, basades en els trets de bioactivitat desitjats".

 

El principi de similitud

El Chemical Checker es basa en el principi de similitud. Els compostos similars no només mostren propietats químiques anàlogues, sinó que també mostren un comportament biològic similar. Les molècules amb perfils de sensibilitat cel·lular similars, o que provoquen efectes secundaris semblants, sovint tenen el mateix mecanisme d'acció, fins i tot quan les seves estructures químiques semblen no estar relacionades.

L'anomenat "principi de similitud" ha estat la força impulsora de la descoberta de nous fàrmacs i, d'una manera o altra, el càlcul de les similituds entre compostos es troba darrere de la majoria dels mètodes utilitzats a l'hora d'explorar nous compostos. L'evidència suggereix que, més enllà de les semblances químiques, les equivalències "biològiques" ofereixen noves oportunitats, desvetllant similituds no òbvies i clínicament rellevants entre els compostos.

 

Cinc nivells de complexitat

Un medicament és sovint una molècula orgànica (química) que interactua amb un o diversos receptors de proteïnes (objectius), desencadenant cascades d'accions a les rutes biològiques (xarxes) i provocant resultats observables en assajos cel·lulars (cèl·lules) podent derivar en un fàrmac que s'administra a pacients (clínica). L'eina Chemical Checker ofereix informació de petites molècules en aquests cinc nivells de complexitat creixent: química, objectius, xarxes, cèl·lules i clínica.

"Amb el Chemical Checker, impulsem el principi de similitud més enllà de les propietats químiques, assolint diversos àmbits de la biologia i permetent el nivell correcte de detall experimental per a cada etapa de la descoberta de fàrmacs", explica Miquel Duran.

 

Una col·laboració amb Amazon amb la COVID-19 com a objectiu

El Chemical Checker ja ha donat lloc a una col·laboració amb Amazon per generar una base de dades de lliure accés per posar a l'abast d'investigadors de tot el món una cartera ampliada de molècules amb el potencial de combatre la COVID-19. L'experiència d'Amazon en text mining, machine learning i comprensió del llenguatge natural ha permès incorporar l'anàlisi automàtica d'articles científics al Chemical Checker.

 

Per facilitar l'accés a les dades, el laboratori de SBNB ha creat un recurs web (https://chemicalchecker.org) que permet als usuaris fer cerques de similitud per a un compost determinat en els 25 espais de bioactivitat del Chemical Checker. El codi complet del recurs Chemical Checker es pot descarregar del web o, simplement, s’hi accedir a través d'una interfície de programació. La plataforma COVID-19 està disponible aquí (https://sbnb.irbbarcelona.org/covid19/).

 

Article de referència:
Miquel Duran-Frigola, Eduardo Pauls, Oriol Guitart-Pla, Martino Bertoni, Víctor Alcalde, David Amat, Teresa Juan-Blanco & Patrick Aloy
Extending the small-molecule similarity principle to all levels of biology with the Chemical Checker
Nature Biotechnology (2020) DOI:10.1038/s41587-020-0502-7