Ett allmänt använt screeningverktyg som används i de tidiga faserna av läkemedelsupptäckten för att sålla bort oönskade föreningar är fel så ofta går det inte att lita på det på egen hand, enligt forskare vid University of North Carolina vid Chapel Hill.

PAINS – eller pan-assay interferensföreningar – är en framträdande källa till falska positiva resultat i läkemedelsupptäcktsprocessen. PAINS är biologiskt aktiva föreningar som maskerar sig som potentiella läkemedelskandidater under den initiala högvolymscreeningen som används för att söka efter möjliga nya läkemedel. PAINS fungerar genom att störa analystekniken som används i screeningen för att rapportera biologisk aktivitet, men de är inte aktiva mot det avsedda biologiska målet.

Sju år sedan, ett team av forskare identifierade en uppsättning molekylära fingeravtryck som de sa kunde användas för att identifiera PAINS-föreningar. De hittade 480 molekylära fragment som de kallade PAINS-varningar. Närvaron av en PAINS-varning i en förening innebar att föreningen var en PAIN. Läkemedelsforskare var tacksamma över att äntligen ha ett lättanvänt verktyg för att filtrera bort PAINS ur läkemedelsupptäcktsprocessen. Inte så snabbt, säger Alex Tropsha, Ph.D., K.H. Lee Distinguished Professor vid UNC Eshelman School of Pharmacy.

Hans lag, ledd av doktoranden Stephen Capuzzi, tittade noga på hur 480 PAINS-varningarna utvecklades. De fann att 328 av varningarna – nästan 70 procent – ​​skapades från bara fyra eller färre föreningar vardera. Inga hållbara slutsatser bör dras från så små prover, sa Capuzzi.

"I vissa fall, bara en förening med en viss understruktur uppvisade dåligt beteende, och sedan skapades en varning. I PAINS-screeningsverktyget, den varningen appliceras på allt med en liknande struktur, " sa Capuzzi. "Det är som att någon som blev biten av en hund som heter Fido antar att varje hund som heter Fido är farlig."

UNC-Chapel Hill-forskarna analyserade tusentals substanser som har testats i hundratals experiment och visade att majoriteten av substanser som flaggats med PAINS-varningar inte uppvisar någon tendens att störa läkemedelskandidatscreeningsteknologin och kan faktiskt vara konsekvent inaktiva trots omfattande testning.

"SMÄRKOR är verkliga, och de är ett verkligt problem för läkemedelskemister som kanske screenar tiotusentals föreningar om dagen och letar efter en läkemedelskandidat, " sade Tropsha. "Men, PAINS-varningar flaggar ett stort antal bra föreningar som PAINS. Vi fann också att närvaron av PAINS-varningar, mot förväntningarna, återspeglade inte någon ökad aktivitet under analysprocessen."

När man utmanar en populär idé som PAINS-varningar, UNC-Chapel Hill-forskarna var tvungna att vara säkra på att de hade rätt när de sa att systemet är kritiskt felaktigt, så de testade deras idé utförligt.

Först, de analyserade tusentals föreningar i en allmänt tillgänglig databas med noggrant testade kemikalier och visade att många föreningar som har PAINS-substrukturer faktiskt inte verkar störa drogscreeningsteknologin.

Nästa, teamet använde PAINS-filter på en grupp kemiska föreningar som kallas mörk kemisk materia. Föreningarna i denna grupp har alla testats mer än 100 gånger vardera utan att visa någon biologisk aktivitet. De, per definition, bör inte innehålla några PAINS-varningar eftersom PAINS är biologiskt aktiva, men UNC-teamet hittade 109 PAINS-varningar i 3, 570 mörka kemiska ämnen har granskats.

Till sist, UNC och andra forskare har också observerat att 87 FDA-godkända läkemedel, inklusive 19 från Världshälsoorganisationens lista över väsentliga läkemedel, innehåller PAINS-varningar. Ett exempel är zidovudin, som används för att förebygga och behandla hiv/aids. Mellan 2008 och 2011, zidovudin ordinerades över 1 miljon gånger bara i USA.

Eltrombopag, en FDA-godkänd genombrottsbehandling för trombocytopeni, eller lågt antal trombocyter, innehåller PAINS-varningar. Så gör Tadalafil, mer känd som Cialis, som har en årlig försäljning på över 2 miljarder dollar och är godkänd för att behandla både erektil dysfunktion och förstorad prostata.

"Människor har använt PAINS-varningar blint, och om de fortsätter att göra det, många välbehövliga droger kanske aldrig kommer att hittas, " sa Tropsha. "Beräkningsverktyg kan hjälpa till i triageprocessen för att hitta nya läkemedelsföreningar, men om de används olämpligt eller utan försiktighet, samma verktyg kan förhindra att framtida läkemedel någonsin kommer ut på marknaden."

Tropshas grupp fortsätter att arbeta med beräkningsmetoder som på ett tillförlitligt sätt kommer att förutsäga möjliga läkemedelskandidater och samtidigt eliminera osannolika läkemedelskandidater från vidare övervägande. Deras studie publicerades i ACS Journal of Chemical Information and Modeling och valdes ut som en ACS Editors' Choice-artikel.