在药物研发过程中，对先导化合物的所有蛋白质相互作用的识别将提高对治疗性和安全性的理解，从而实现动物研究的最佳使用和设计。目前的化学蛋白质分析技术要么太昂贵，需要化学修饰，要么筛选有限的靶板。该团队已经证明了一种基于质谱的新型分析方法的原理，该方法可以检测到无标签(未修饰)的化学物质与细胞微阵列中表达的数千个潜在靶标的结合。寻求合作伙伴帮助开发和测试该平台，用于药物发现的常规使用。
通过CRACK IT Solutions，该财团(表型tox有限公司、Retrogenix有限公司和谢菲尔德哈勒姆大学)与美国公司Biogen合作。随着解决方案基金的授予，该联盟评估了基于质谱的系统的潜力，以分析未修饰的(无标签的)化学物质与感兴趣的蛋白质目标的相互作用。还需要进一步的工作来优化LESA-MS/MS平台，使其适用于药物发现和化学品安全评估。这种方法可用于早期毒性和疗效筛选，以减少进入动物研究的有毒或低效化合物的数量。
有各种各样的在体外服务提供商提供的功能筛选覆盖了主要受体类别(如激酶、GPCR、离子通道)的约1500个靶点。开发这些技术是为了确定化学品的脱靶相关效应，因为与超出预定靶点的蛋白质相互作用会影响小分子药物的治疗效果、ADME和毒性特性。这些技术的例子包括:
- 一种蛋白质组学，可用于识别与化学配体相互作用的蛋白质，配体系在柱上，用于相互作用蛋白质的亲和纯化，或修饰为与蛋白质靶点共价结合，导致质量变化。
- 基于活性的探针可用于分析化学相互作用与酶家族和相互作用通过亲和力或竞争研究确定。
- 通过评估复杂蛋白质混合物对蛋白质水解或氧化的反应，配体-靶标相互作用可以在全球范围内进行监测。
这些方法中的大多数都是“开放的”，可能在药物发现过程中提供完全的脱靶分析。然而，由于成本的原因，只有在引线选择过程中评估常见击中目标的毒性是可行的，因此这方面的知识往往来得太晚，无法利用可取的特性和避免不可取的特性。此外，一些脱靶作用直到药物上市后才会显现出来，影响到药物的再利用和药物安全，在发展过程中浪费了大量的动物。因此，在小分子药物研发的引线选择阶段，需要一种能够提供全面靶点信息的解决方案。
这种解决方案是由Retrogenix、表型tox和谢菲尔德哈勒姆大学开发的。它是基于Retrogenix的细胞微阵列平台，在该平台上人类细胞中表达了数千种蛋白质目标。这种方法目前被工业上用于测定放射性标记小分子药物的相互作用谱。然而，无线电标签的要求限制了该方法的应用。与谢菲尔德哈勒姆大学合作开发了一种新的基于质谱的方法，该方法可以检测无标签(未修饰)的化学物质与细胞微阵列格式表达的靶标的结合，使数千个靶标同时被分析。
这种独特的无标签解决方案将扩大脱靶筛选和靶标反褶积在小分子药物研发中的应用。该平台的成本、容量和周转时间足以在药物研发的先导选择阶段使用。对铅化学物质的蛋白质相互作用的了解将被用于优先考虑在体外功能分析，以得出一个完整的治疗，ADME和毒性概况。
据设想，该解决办法将被用作“第一联络点”平台，以确定哪些目标应由服务提供者一般提供的功能分析加以跟进。该解决方案可用于药物发现，以选择治疗脱靶效果最佳的先导化合物。同样，该溶液可以识别与毒性相关的脱靶物，从而开发出更理想的化学反应。这将有可能评估母体化合物与ADME相关靶标(转运体，药物代谢酶)的相互作用。该方案也可应用于基于表型筛选的小分子目标反褶积药物发现。
最初的平台将由人类靶标组成，但从与治疗相关的物种(例如微生物、寄生生物)中获得由靶标组成的其他版本是可行的。使用在药物疗效和毒理学研究中常用的物种(如小鼠、大鼠)的靶点来帮助翻译研究和揭示物种差异也是可行的。该解决方案也适用于其他需要了解脱靶效应的化学工业部门，如农用化学品、消费用化学品和化妆品。
该平台的技术方面需要进一步发展，以便为针对500-1000个靶标的更大规模研究做好准备。寻求合作伙伴帮助开发和测试平台服务，以用于药物发现的常规使用。具体来说，寻找能够提供公共和专有化合物的合作伙伴，以支持针对大型靶板的平台验证研究。该团队将很高兴与感兴趣的各方讨论，为特定的目标家庭定制小组。
该团队还就如何将该平台整合到药物发现和潜在客户的兴趣声明中寻求建议。
不良结局途径(AOPs)和系统药理学建模方法预计将对3Rs产生有益影响。作为“第一个接触点”平台，该解决方案在AOP框架内识别分子启动事件(MIEs)和在系统药理学中识别药物作用模式方面具有巨大潜力。新利体育网页版在铅鉴别中实施综合目标筛选将使治疗效果优于动物试验前的毒理学效果。从短期来看，这将避免对因缺乏疗效或毒性而失败的化合物进行不必要的动物研究。此外，可以根据先前确定的目标效应重新设计动物疗效和毒理学研究，减少重复研究的需要，并可能影响研究的顺序在活的有机体内研究，例如首先检测高危器官。从长远来看，该解决方案可以加速AOPs和系统药理学建模方法的采用，从而进一步减少药物发现中基于动物的方法。
2013年，英国在哺乳动物物种中进行了大约185,000例药物安全性/有效性的操作。随着动物疗效和毒理学研究期间的高流失率，在英国和世界范围内这些程序的大幅减少是可以预期的。
概述
在CRACK IT解决方案资金的支持下，该财团(表型tox有限公司、Retrogenix有限公司和谢菲尔德哈勒姆大学)目前正与美国公司Biogen合作，进一步开发该平台的技术方面，以便为针对500-1000个靶点的更大规模研究和最终用户的采用做好准备。这种方法可以在短期内避免对因缺乏疗效或毒性而失败的化合物进行不必要的动物研究。
影响
本研究旨在开发一种基于质谱(MS)的系统来分析未修饰的(无标签的)化学物质与感兴趣的蛋白质目标的相互作用。该工具可用于药物发现的早期，以确定与毒性相关的脱靶物，并在表型筛选中确定小分子的靶点，避免对因缺乏疗效或毒性而失败的化合物进行不必要的动物研究。
在CRACK IT挑战赛:靶向脱靶物，表型有限公司、Retrogenix有限公司和谢菲尔德哈勒姆大学(SHU)展示了Advion液体萃取表面分析(LESA)高通量自动溶剂萃取/质谱注射系统可以识别小分子与目标物的结合。通过CRACK IT Solutions与Biogen建立了新的合作伙伴关系，以开发LESA串联MS平台(LESA-MS/MS)，以实现大规模的研究和商业化。
LESA-MS/MS平台检测到测试化合物和MS标准物，斑点在玻片上，直到一个飞摩水平(1 x 10)-15年摩尔)。这是在理论范围(10 attomoles (10x10-18年摩尔(到10飞毫孔)的化合物，该化合物有望在微阵列斑点上的转染细胞中与过表达的受体结合。然而，在车辆控制点发现了明显的交叉污染，这是由LESA-MS/MS电离系统造成的。LESA-MS/MS的这一故障意味着，在剩余的研究中，测试化合物需要使用另一种MS-成像平台(基质辅助激光解吸电离(MALDI) MS)进行评估。制备了48个不同靶点(GPCRS、离子通道、酶和转运蛋白)组成的载玻片，并将其暴露于低、中、高浓度的6种测试化合物中。MALDI-MS能够检测到这些化合物，但是没有获得与目标表达细胞的特异性结合，这表明MALDI-MS没有足够的灵敏度来检测这些化合物(MALDI-MS的灵敏度极限是5-50飞孔)。这些结果表明，在检测哺乳动物细胞中表达的小分子结合靶点时，MS的应用需要开发一个更可靠的高通量MS分析平台，具有亚飞摩检测灵敏度。
与制药和农化工业的讨论使该联盟(表型有限公司、Retrogenix有限公司和SHU)确认，在药物发现和化学品安全评估中，无标签小分子靶标分析存在未满足的需求和商业机会。对针对特定蛋白质靶类(如转运蛋白、离子通道和丝氨酸水解酶)的能力的特殊兴趣以及对测试化合物选择的支持也得到了认可。
还需要进一步的工作来优化LESA-MS/MS平台，使其适合用于药物发现和化学品安全性评估，因为这种方法可以用作早期毒性和疗效筛选，以减少进入动物研究的有毒或低效化合物的数量。
