Die Arzneimittelforschung und Leitsubstanzoptimierung sind die ersten Schritte, die erforderlich sind, um ein erfolgreiches Arzneimittel auf den Markt zu bringen. Der Schlüssel liegt hier in der Identifizierung von Verbindungen, die an ein identifizierte Zielprotein mit den gewünschten Eigenschaften binden, und in der Beurteilung der Wahrscheinlichkeit eines Herstellungserfolgs – der Fähigkeit, ein Kandidatenmolekül effizient zu einem Arzneimittel zu verarbeiten und zu formulieren.  

Aufgrund der komplexen Natur der Molekülentdeckung besteht ein hohes Misserfolgsrisiko, wenn sich Verbindungen nicht wie erwartet verhalten, nicht die erforderliche Aktivität aufweisen oder während der Entwicklung Probleme auftreten.   

Das Lösungsangebot von Malvern Panalytical für die physikalisch-chemische Analyse hilft Forschenden, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, wie sich die Eigenschaften der Moleküle und Materialien auf deren Verhalten auswirken. Unsere Technologien und unser Fachwissen tragen dazu bei, dass Entscheidungen auf der Grundlage der bestmöglichen Daten getroffen werden: Sie helfen bei der Überwachung und Optimierung der Proben- und Testbedingungen sowie bei der Validierung von Treffern aus Hochdurchsatz-Assays oder fragmentbasierten Screenings. Dies trägt dazu bei, ein fundierteres Bild der Wechselwirkung zwischen Leitmolekülen und Zielprotein in Bezug auf die Struktur-Aktivitäts-Beziehung (SAR) und die zugrunde liegenden Wechselwirkungen zu erhalten. Die Lösungen von Malvern Panalytical können auch die kristalline Struktur des aktiven pharmazeutischen Wirkstoffs (API) aufklären, um die Patentierung und zukünftige Optimierung der neuen chemischen Einheit (NCE) zu ermöglichen.

Qualitätskontrolle für die Entwicklung von Assays

Damit Sie sich auf Ihre Ergebnisse verlassen können, benötigen Sie robuste und reproduzierbare Daten. Hier kann Ihnen Malvern Panalytical auf verschiedene Weise behilflich sein, angefangen beim Verständnis der Qualität und Stabilität von Testkomponenten wie Reagenzien, Proteinen oder Verbindungen. Die Kontrolle über die Reagenzien ist die Grundlage für eine gute Assay-Entwicklung, und die Stabilität, Reinheit und Funktionalität der Reagenzien müssen berücksichtigt werden, um einen robusten Assay zu entwickeln. 

Sehen Sie sich die kurzen Videos im untenstehenden Themenbereich an, um zu sehen, wie unsere Lösungen bei Folgendem helfen können:

Stellen Sie sicher, dass Ihr Zielprotein intakt ist  
Beim Screening vieler Verbindungen, z.B. bei einem Biosensor-Assay, ist es von entscheidender Bedeutung, dass das Zielprotein unter den Testbedingungen aktiv und stabil ist.  Ein instabiles oder inaktives Zielprotein könnte den Assay beeinträchtigen, was zu kostspieligen Screening-Wiederholungen und möglicherweise sogar zu falsch negativen Ergebnissen führen kann.  

Löslichkeitsprobleme von Liganden mit niedrigem Molekulargewicht bewältigen 
Löslichkeitsprobleme bei Liganden mit niedrigem Molekulargewicht (LMW) können ebenfalls zu Qualitätsproblemen beim Screening führen. Probleme mit der Löslichkeit können sich auf Bindungsdaten auswirken und das sogenannte Liganden-Ranking weniger zuverlässig gestalten.   

Gleichheit aller Chargen von Zielproteinen sicherstellen 
Erfahren Sie, wie die isotherme Titrationskalorimetrie bei der Qualitätskontrolle verschiedener Chargen von Zielproteinen eingesetzt wird.

Assay-Entwicklung – ausgewählte Inhalte

Enzymatische Assays

Enzyme spielen eine besondere Rolle, da sie chemische Reaktionen im menschlichen Körper katalysieren, indem sie an molekulare Substrate binden und diese auf spezifische Weise modifizieren. Enzyme sind bei der Arzneimittelforschung und -entwicklung wichtig, da es sich bei etwa der Hälfte der aktuellen Arzneimittelziele um Enzyme handelt. Die Entdeckung und Charakterisierung der enzymatischen Wege und Aktivität sowie die Entwicklung von Arzneimitteln, die mit Enzymen interagieren, ist sehr aufwändig. 

Enzymatische Assays gehören zu den am häufigsten durchgeführten Verfahren in der Biochemie und erfordern in der Regel die Verwendung markierter Substrate und gekoppelter Reaktionen mit spektralphotometrischer oder chemischer Auswertung.  Die isotherme Titrationskalorimetrie (ITC) ist eine direkte und universelle Methode, die Rate der enzymatischen Katalyse über die mit enzymatischen Reaktionen verbundene Wärmerate zu verfolgen. Enzymatische Assays können bei der ITC mit opaken Lösungen in Enzymkonzentrationen durchgeführt werden, die mit denen in biochemischen Assays vergleichbar sind, und können in einem einzigen Experiment einen vollständigen Satz kinetischer Parameter liefern.

Enzymatische Assays – ausgewählte Inhalte

Validierung von Treffern aus primären Screenings

Die Treffer, die durch Screening-Assays mit hohem und mittlerem Durchsatz in den frühen Stadien der Arzneimittelforschung generiert werden, müssen validiert werden, um sicherzustellen, dass sie keine falsch positiven Ergebnisse liefern, z. B. wenn sie mit einem biochemischen Assay anstelle des Zielproteins interagieren. Die isothermale Titrationskalorimetrie (ITC) kann zur Bestätigung und Quantifizierung der Bindung und zur Erstellung von Bindungsstöchiometrien verwendet werden, sodass falsch positive und nichtstöchiometrische Bindepartner ausgeschlossen werden können und im Verlauf des Projekts Ressourcen geschont werden.  

Analyse des Wirkmechanismus

Die Analyse der Wirkmechanismen (Mechanism of Action, MOA) hilft, das Verständnis über die  Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (Structure Acitivity Relationship, SARs) des Zielmoleküls mit möglichen Liganden zu entwickeln.

 

Die 

isothermale Titrationskalorimetrie

(

ITC

ist der Goldstandard zur Bestätigung der direkten Bindung des Liganden an das Ziel, die Messung der Kofaktor-Bindung und zur Unterscheidung zwischen kompetitiver, nicht-kompetitiver und unkompetitiver Bindung sowie zur Bestimmung der Interaktionsstöchiometrien. Die ITC bietet eine schnelle thermodynamische Charakterisierung des Bindungsereignisses.

Leitsubstanzoptimierung

Nach einem fragmentbasierten Screening besteht der nächste Schritt darin, zu verstehen, wie das Fragment mit verschiedenen chemischen Funktionen aufgebaut werden kann, um die Bindungsaffinität der Verbindung zu optimieren. Für diese Art der Forschung verwenden einige Analytiker die 

isotherme Titrationskalorimetrie 

(ITC), um SAR-Untersuchungen zu ergänzen und zu steuern. Dies ermöglicht die Untersuchung der Entropie und Enthalpie der Wechselwirkung zwischen der Verbindung und dem Zielprotein, was Aufschluss über Veränderungen der Wasserstoffbrückenbindungen und hydrophoben Wechselwirkungen in der Bindungstasche geben kann, je nachdem, welche funktionellen Gruppen dem Fragment hinzugefügt werden.

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