McMaster Universitys ingenjörer har utarbetat ett sätt att göra testning av nya läkemedel mer effektiv och prisvärd, och minska tiden för användbara mediciner att nå allmänheten.
Kemiteknik docent Todd Hoare och Rabia Mateen, en doktorand i biomedicinsk teknik, har skapat en tryckt pappersbaserad enhet som kan påskynda och förbättra noggrannheten i läkemedelsscreeningsprocessen. Deras arbete, som också kan användas för att diagnostisera sjukdomar, identifiera miljöföroreningar och lokalisera biologiska krigföringsmedel, publicerades i Naturkommunikation i februari.
För närvarande, drogtester görs i flera steg, med det första steget som involverade att testa tusentals läkemedelskandidater i snabb följd för att se hur väl de binder, blockera eller bryta ned en molekyl av intresse för målsjukdomen. Efterföljande stadier innebär mer omfattande testning av läkemedel som visar lovande i detta första steg.
Dock, hur denna första första skärm nu görs resulterar i många felaktiga resultat, med så många som 95 % av läkemedelskandidaterna som inte har någon chans att bli ett användbart läkemedel. I de flesta fallen, dessa felaktigheter uppstår genom att läkemedelskandidaterna håller ihop under screeningen för att skapa partiklar som fysiskt, istället för kemiskt, blockera aktiviteten hos molekylen som läkemedlet riktar sig till. Sådana felaktigheter upptäcks först nu i det långsammare och dyrare andra steget av screening, vilket resulterar i betydande tid och pengar som slösas bort under drogupptäcksprocessen.
Hoare och Mateen har kommit på ett sätt att förbättra det första teststeget genom att använda en ny utskrivbar hydrogel, ett nätverk av polymerer som används i allt från kontaktlinser till engångsblöjor. De tunna lagren av tryckta hydrogeler kan bilda en bur runt målmolekylen så att läkemedelspartiklar som bildas inte kan komma åt målmolekylen och utlösa det felaktiga resultatet. Istället, endast läkemedel som kemiskt binder till målmolekylen (de som skulle kunna bli praktiska läkemedel) släpps in i hydrogelen för att ge ett positivt resultat. Den tryckta enheten som utvecklats är billig och kan användas direkt vid läkemedelsscreening, förbättra noggrannheten utan att kräva en betydande förändring av hur läkemedelsscreening nu görs. Som en extra fördel, samma känslighet kan uppnås med mycket mindre provvolym, ytterligare minska kostnaden för skärmen.
"Vi hade redan utvecklat tryckmetoden, men var inte säker på vad jag skulle göra med materialen, "Mateen sa. "Att läsa om denna viktiga fråga inom området för drogscreening fick mig att inse att dessa material direkt kunde lösa detta problem på ett enkelt och effektivt sätt."
Forskarna förväntar sig att detta kommer att göra testning mer överkomlig och att påskynda upptäckten av nya läkemedel. Dessutom, för att hjälpa till att hantera ökningen av antibiotikaresistens, Tekniken kan också hjälpa till att snabbare identifiera "hjälparläkemedel" som kan göra även läkemedelsresistenta bakterier mottagliga för våra nuvarande antibiotika.
"Som nästa steg, vi letar efter industripartners för att bevisa effektiviteten av vår teknik på en fullskalig skärm av tusentals molekyler som kan hjälpa till att förlänga livslängden för våra nuvarande antibiotika, ", sa Hoare. "Vi är optimistiska att detta tillvägagångssätt kan bidra till att ge patienterna nya effektiva läkemedel snabbare än vad som är möjligt för närvarande".
