El cribado fenotípico es un tipo de cribado utilizado en la investigación biológica y el descubrimiento de fármacos para identificar sustancias como moléculas pequeñas , péptidos o ARNi que alteran el fenotipo de una célula o un organismo de la manera deseada. [1] El cribado fenotípico debe ir seguido de la identificación (a veces denominada deconvolución del objetivo) y la validación, [2] a menudo mediante el uso de la quimioproteómica , para identificar los mecanismos a través de los cuales funciona un impacto fenotípico. [3]
Históricamente, el cribado fenotípico ha sido la base para el descubrimiento de nuevos fármacos. [4] Los compuestos se examinan en modelos de enfermedades animales o celulares para identificar compuestos que provoquen un cambio deseable en el fenotipo. Solo después de que se han descubierto los compuestos se realizan esfuerzos para determinar los objetivos biológicos de los compuestos, un proceso conocido como deconvolución del objetivo. Esta estrategia general se conoce como " farmacología clásica ", "farmacología avanzada" o "descubrimiento fenotípico de fármacos" (PDD). [4]
Más recientemente, se ha vuelto popular desarrollar una hipótesis de que un objetivo biológico determinado modifica la enfermedad y luego buscar compuestos que modulen la actividad de este objetivo purificado. Después, estos compuestos se prueban en animales para ver si tienen el efecto deseado. Este enfoque se conoce como " farmacología inversa " o "descubrimiento de fármacos basado en objetivos" (TDD). [5] Sin embargo, un análisis estadístico reciente revela que una cantidad desproporcionada de fármacos de primera clase con mecanismos de acción novedosos provienen del cribado fenotípico [6], lo que ha llevado a un resurgimiento del interés en este método. [1] [7] [8]
Las pruebas fenotípicas más sencillas emplean líneas celulares y controlan un único parámetro, como la muerte celular o la producción de una proteína en particular. También se suele utilizar la prueba de alto contenido, en la que se pueden controlar simultáneamente los cambios en la expresión de varias proteínas. [9] [10] La obtención de imágenes de alto contenido de componentes celulares marcados con colorante también puede revelar los efectos de los compuestos en cultivos celulares in vitro, lo que permite distinguir los efectos fenotípicos de una amplia variedad de fármacos. [11]
En los enfoques basados en animales completos, el mejor ejemplo de cribado fenotípico es cuando se evalúa una sustancia para determinar su posible beneficio terapéutico en muchos tipos diferentes de modelos animales que representan diferentes estados de enfermedad. [12] El cribado fenotípico en sistemas basados en animales utiliza organismos modelo para evaluar los efectos de un agente de prueba en sistemas biológicos completamente ensamblados. Los organismos de ejemplo utilizados para el cribado de alto contenido incluyen la mosca de la fruta ( Drosophila melanogaster ), el pez cebra ( Danio rerio ) y los ratones ( Mus musculus ). [13] En algunos casos, el término cribado fenotípico se utiliza para incluir los hallazgos fortuitos que ocurren en entornos de ensayos clínicos, particularmente cuando se descubren efectos terapéuticos nuevos e imprevistos de un candidato terapéutico. [6]
El cribado en organismos modelo ofrece la ventaja de interrogar a los agentes de prueba o las alteraciones en los objetivos de interés en el contexto de sistemas biológicos completamente integrados y ensamblados, lo que proporciona información que de otro modo no se podría obtener en sistemas celulares. Algunos han argumentado que los sistemas basados en células no pueden modelar adecuadamente los procesos patológicos humanos que involucran muchos tipos de células diferentes en muchos sistemas orgánicos diferentes y que este tipo de complejidad solo se puede emular en organismos modelo. [14] [15] La productividad del descubrimiento de fármacos mediante el cribado fenotípico en organismos, incluidos los hallazgos fortuitos en la clínica, son coherentes con esta noción. [6] [16]
Los métodos de detección fenotípica basados en animales no son tan adecuados para la detección de bibliotecas que contienen miles de moléculas pequeñas. Por lo tanto, estos métodos han encontrado mayor utilidad en la evaluación de fármacos ya aprobados o candidatos a fármacos en etapa avanzada para el reposicionamiento de fármacos . [12]
Varias empresas, entre ellas Melior Discovery , [17] [18] Phylonix y Sosei, se han especializado en el uso de la detección fenotípica en modelos de enfermedades animales para el posicionamiento de fármacos. Muchas otras empresas participan en enfoques de investigación de detección fenotípica, entre ellas Eurofins Discovery Phenotypic Services, Evotec , Dharmacon, Inc. , ThermoScientific , Cellecta y Persomics .
La compañía farmacéutica Eli Lilly ha formalizado esfuerzos de colaboración con varios terceros destinados a realizar la detección fenotípica de pequeñas moléculas seleccionadas. [19]