Conocer cómo interactúa una molécula con el organismo es crucial a la hora de considerar su potencial terapéutico. Dirigido por el investigador ICREA Patrick Aloy, el laboratorio de Bioinformática Estructural y Biología de Redes (SBNB) del IRB Barcelona ha presentado el Chemical Checker, una herramienta online de libre acceso que proporciona información sobre los efectos de más de 1 millón de compuestos en una amplia gama de entornos biológicos. El Chemical Checker, publicado en Nature Biotechnology, proporciona un amplio abanico de datos de moléculas pequeñas, que van más allá de la información química, ofreciendo nuevas perspectivas para explorar su potencial terapéutico.
El laboratorio de SBNB ya ha demostrado el potencial de la herramienta al lograr revertir alteraciones genéticas propias del Alzheimer in vitro, utilizando medicamentos ya aprobados y compuestos experimentales. Este grupo de científicos también ha identificado varios compuestos que podrían reemplazar a los tratamientos con “biológicos", como las terapias con anticuerpos, que muestran una alta especificidad y eficiencia, pero son costosos y propensos a problemas farmacocinéticos. "Visualizamos muchas aplicaciones para el Chemical Checker en el proceso de descubrimiento de fármacos", explica Aloy, "como, por ejemplo, consultas para priorizar el reposicionamiento de fármacos y las oportunidades de la combinación, basadas en los rasgos de bioactividad deseados".
El principio de similitud
El Chemical Checker se basa en el principio de similitud. Los compuestos similares no solo muestran propiedades químicas análogas, sino que también muestran un comportamiento biológico similar. Las moléculas con perfiles de sensibilidad celular similares, o que provocan efectos secundarios parecidos, a menudo tienen el mismo mecanismo de acción, incluso cuando sus estructuras químicas parecen no estar relacionadas.
El llamado “principio de similitud” ha sido la fuerza impulsora del descubrimiento de nuevos fármacos y, de un modo u otro, el cálculo de las similitudes entre compuestos se encuentra detrás de la mayoría de los métodos utilizados a la hora de explorar nuevos compuestos. La evidencia sugiere que, más allá de las semejanzas químicas, las equivalencias "biológicas" ofrecen nuevas oportunidades, desvelando similitudes no obvias y clínicamente relevantes entre los compuestos.
Cinco niveles de complejidad
Un medicamento es a menudo una molécula orgánica (química) que interactúa con uno o varios receptores de proteínas (objetivos), desencadenando cascadas de acciones en las rutas biológicas (redes) y provocando resultados observables en ensayos celulares (células), pudiendo derivar en un fármaco que se administra a pacientes (clínica). La herramienta Chemical Checker aporta información de pequeñas moléculas en estos cinco niveles de complejidad creciente: química, objetivos, redes, células y clínica.
"Con el Chemical Checker, impulsamos el principio de similitud más allá de las propiedades químicas, alcanzando varios ámbitos de la biología y permitiendo el nivel correcto de detalle experimental para cada etapa del descubrimiento de fármacos", explica Miquel Duran.
Una colaboración con Amazon con la COVID-19 como objetivo
El Chemical Checker ya ha dado lugar a una colaboración con Amazon para generar una base de datos de libre acceso para poner al alcance de investigadores de todo el mundo una cartera ampliada de moléculas con el potencial de combatir la COVID-19. La experiencia de Amazon en text mining, machine learning y comprensión del lenguaje natural ha permitido incorporar el análisis automático de artículos científicos al Chemical Checker.
Para facilitar el acceso a los datos, el laboratorio SBNB ha creado un recurso web (https://chemicalchecker.org) que permite a los usuarios realizar búsquedas de similitud para un compuesto determinado en los 25 espacios de bioactividad del Chemical Checker. El código completo del recurso Chemical Checker se puede descargar de la web o, simplemente, se puede acceder a él través de una interfaz de programación. La plataforma COVID-19 está disponible aquí (https://sbnb.irbbarcelona.org/covid19/).
Artículo de referencia:
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
Creado en 2005 por la Generalitat de Catalunya y la Universidad de Barcelona, el IRB Barcelona es Centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2011. El objetivo del IRB Barcelona es hacer investigación de excelencia en biomedicina y mejorar la calidad de vida de las personas y, en paralelo, potenciar la formación de talento, la transferencia tecnológica y la comunicación social de la ciencia. Los 25 laboratorios y siete plataformas tecnológicas trabajan para responder a preguntas básicas en biología y orientadas a enfermedades como el cáncer, la metástasis, el Alzheimer, la diabetes y enfermedades raras. Es un centro internacional que acoge alrededor de 400 trabajadores de 32 nacionalidades. Está ubicado en el Parque Científico de Barcelona. El IRB Barcelona forma parte del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST) y la red de Centros de Investigación de Catalunya (CERCA).
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