Open Source Drug Discovery with the Malaria Box Compound Collection for Neglected Diseases and Beyond
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Artigo de periódico
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Descoberta de medicamentos de código aberto com a Coleção de Compostos Malaria Box para Doenças Negligenciadas e Além
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Resumo
Uma das principais causas da escassez de novos pontos de partida para a descoberta de fármacos é a falta de interação entre a academia e a indústria. Grande parte dos recursos globais em biologia está presente nas universidades, enquanto o foco da química medicinal ainda está amplamente concentrado na indústria. A descoberta de fármacos em código aberto, com o compartilhamento de informações, é claramente um primeiro passo para superar essa lacuna. Mas essa interface poderia ser especialmente facilitada por meio de uma ampliação do compartilhamento aberto de compostos físicos, o que aceleraria a descoberta de novos pontos de partida para o desenvolvimento de fármacos. O projeto Medicines for Malaria Venture Malaria Box é uma coleção de mais de 400 compostos que representam famílias de estruturas identificadas em triagens fenotípicas de bibliotecas farmacêuticas e acadêmicas contra o parasita da malária Plasmodium falciparum . O conjunto já foi distribuído para quase 200 grupos de pesquisa em todo o mundo nos últimos dois anos, com a única condição de que as informações das triagens sejam disponibilizadas em domínio público. Este artigo relata, pela primeira vez, 236 triagens realizadas contra o Malaria Box e compara esses resultados com 55 ensaios previamente publicados, em um formato que permite uma meta-análise do conjunto de dados combinado. Os ensaios bioquímicos e celulares combinados apresentados aqui sugerem mecanismos de ação para 135 (34%) dos compostos ativos na eliminação de múltiplos estágios do ciclo de vida do parasita da malária, incluindo os estágios assexuados sanguíneo, hepático, gametócito, gametas e oocineto de insetos. Além disso, muitos compostos demonstraram atividade contra outros patógenos, apresentando resultados positivos em ensaios com 16 protozoários, 7 helmintos, 9 espécies bacterianas e micobacterianas, o mosquito vetor da dengue e o painel NCI60 de 60 linhagens de células tumorais humanas. Propriedades toxicológicas, farmacocinéticas e metabólicas foram coletadas para todos os compostos, auxiliando na seleção dos candidatos mais promissores para experimentos de prova de conceito em camundongos e programas de química medicinal. Os dados de todos esses ensaios são apresentados e analisados para demonstrar como podem ser selecionados compostos promissores para diversas indicações. Esses resultados revelam o imenso potencial de traduzir a expertise dispersa em ensaios biológicos envolvendo patógenos humanos em pontos de partida para a descoberta de fármacos, ao fornecer acesso aberto a novas famílias de moléculas. Além disso, enfatizam como um pequeno investimento adicional para auxiliar na aquisição e distribuição de compostos, bem como no compartilhamento dos dados, pode catalisar a descoberta de fármacos para dezenas de indicações diferentes. Outra lição importante é que, quando múltiplas triagens de diferentes grupos são realizadas na mesma biblioteca, os resultados podem ser integrados rapidamente para selecionar os pontos de partida mais valiosos para esforços subsequentes em química medicinal.
Abstract
A major cause of the paucity of new starting points for drug discovery is the lack of interaction between academia and industry. Much of the global resource in biology is present in universities, whereas the focus of medicinal chemistry is still largely within industry. Open source drug discovery, with sharing of information, is clearly a first step towards overcoming this gap. But the interface could especially be bridged through a scale-up of open sharing of physical compounds, which would accelerate the finding of new starting points for drug discovery. The Medicines for Malaria Venture Malaria Box is a collection of over 400 compounds representing families of structures identified in phenotypic screens of pharmaceutical and academic libraries against the Plasmodium falciparum malaria parasite. The set has now been distributed to almost 200 research groups globally in the last two years, with the only stipulation that information from the screens is deposited in the public domain. This paper reports for the first time on 236 screens that have been carried out against the Malaria Box and compares these results with 55 assays that were previously published, in a format that allows a meta-analysis of the combined dataset. The combined biochemical and cellular assays presented here suggest mechanisms of action for 135 (34%) of the compounds active in killing multiple life-cycle stages of the malaria parasite, including asexual blood, liver, gametocyte, gametes and insect ookinete stages. In addition, many compounds demonstrated activity against other pathogens, showing hits in assays with 16 protozoa, 7 helminths, 9 bacterial and mycobacterial species, the dengue fever mosquito vector, and the NCI60 human cancer cell line panel of 60 human tumor cell lines. Toxicological, pharmacokinetic and metabolic properties were collected on all the compounds, assisting in the selection of the most promising candidates for murine proof-of-concept experiments and medicinal chemistry programs. The data for all of these assays are presented and analyzed to show how outstanding leads for many indications can be selected. These results reveal the immense potential for translating the dispersed expertise in biological assays involving human pathogens into drug discovery starting points, by providing open access to new families of molecules, and emphasize how a small additional investment made to help acquire and distribute compounds, and sharing the data, can catalyze drug discovery for dozens of different indications. Another lesson is that when multiple screens from different groups are run on the same library, results can be integrated quickly to select the most valuable starting points for subsequent medicinal chemistry efforts.
Assunto
Preparações farmacêuticas, Desenvolvimento de medicamentos, Química farmacêutica, Malária, Plasmodium falciparum, Acesso à informação
Palavras-chave
Malaria, Malarial parasites, Plasmodium, Gametocytes, Drug screening, Toxicity, Medicinal chemistry, Babesia
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https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1005763