一个将解吸电喷雾电离质谱技术与自动合成和筛选相结合的集成发现平台，能够使研究人员在一个统一的系统中生成、评估和优化候选治疗药物，从而改变早期药物开发。
普渡大学的研究人员开发了一种下一代技术平台，该平台可以通过快速识别具有成为新治疗方法潜力的化合物，改善癌症药物发现中最困难的阶段之一。
这个由普渡癌症研究所(PICR)科学家创建的自动化超高效平台，将化学合成、生物测试和质谱分析整合到一个工作流程中。该技术允许研究人员在同一系统中生成和优化候选药物，从而有可能减少为具有挑战性的癌症靶点开发疗法所需的时间。
这些发现最近发表在《美国国家科学院院刊》上，代表了超过十年的研究和开发成果。
攻克主要瓶颈
根据PICR研究助理教授、该研究的主要作者Nicolás Morato的说法，药物发现仍然是一场数字游戏。
"药物发现是一场对抗概率的战斗，"Morato说。"你正在巨大的生物空间甚至更大的化学空间中寻找适合特定靶点的正确分子。如果你不能快速合成化合物并快速测试它们，这就成为一场你注定会输的战斗。"
该平台基于解吸电喷雾电离质谱技术(DESI-MS)构建。它使科学家能够使用非常小的样品量和高度自动化的过程快速分析和测试化合物。
传统上，化学家先合成化合物，然后生物学家针对疾病靶点进行测试。研究人员随后花费大量时间纯化和分析结果，然后再重复这一过程。
"如果你深夜走过化学系大楼，那些仍然亮着灯的实验室很可能是有机合成实验室，"Morato说。"你仍然会看到烧瓶在加热板上等待过夜进行反应。与此同时，生物学已经发展成为高度自动化、以仪器驱动的科学。这两个领域之间一直存在脱节。"
更快的新治疗方法路径
普渡系统旨在将这些独立阶段统一为一个过程，帮助研究人员更快地识别有希望的候选药物。
普渡癌症研究所所长Andrew Mesecar表示，该平台可以帮助解决通过基因组学、人工智能和计算研究识别出的越来越多的癌症靶点。
"新的DESI-MS平台使研究人员能够快速筛选数万个分子针对新识别的癌症靶点，以确定有希望的治疗候选物，"Mesecar说。"我们在药物开发过程中节省的每一年都意味着我们可以更快地将新药带给患者，延长他们的生命。"
研究人员已经使用该系统重新评估了一个与癌症相关的酶靶点，该平台很快证明，一个被广泛研究的化合物并没有像之前认为的那样与靶点相互作用。
"这很困难，因为人们已经投入了多年的工作，"Morato说。"但该平台立即向我们展示了该化合物并没有做我们认为它在做的事情。这使项目能够更快地改变方向，而不是继续浪费时间。"
展望未来
该平台可以在几小时内而不是几天或几周内完成早期药物发现的阶段。在一个概念验证研究中，研究人员在大约四小时内完成了集成发现周期。
对于20年前发明DESI的普渡化学家Graham Cooks来说，提高速度仍然至关重要。
"药物发现的致命弱点是速度慢，"Cooks说。"这个平台提高了药物发现几个不同方面的速度。"
Morato认为，随着人工智能产生越来越多的潜在药物候选物，该技术将变得越来越有价值。
"人工智能的好坏取决于你输入的数据，"Morato说。"这个平台使我们能够快速生成大量高质量的实验数据。这为更快的预测、测试和优化循环创造了可能性。"
研究人员希望该技术很快能在癌症研究和药物发现项目中得到更广泛的应用。
"真正需要全村人的共同努力来构建这个，"Morato说。"这是学术研究人员、联邦研究人员、行业合作伙伴、工程师、生物学家和化学家共同朝着同一目标努力的结果。"
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