Biblioteca química - Chemical library

Una biblioteca de productos químicos o una biblioteca de compuestos es una colección de productos químicos almacenados que generalmente se utilizan en última instancia en el cribado de alto rendimiento o la fabricación industrial . La biblioteca de productos químicos puede consistir en términos simples de una serie de productos químicos almacenados. Cada químico tiene información asociada almacenada en algún tipo de base de datos con información como la estructura química , pureza, cantidad y características fisicoquímicas del compuesto.

Objetivo

En el cribado de alto rendimiento del descubrimiento de fármacos , es deseable cribar un fármaco diana frente a una selección de productos químicos que intentan aprovechar la mayor cantidad posible del espacio químico apropiado . El espacio químico de todas las estructuras químicas posibles es extraordinariamente grande. La mayoría de las bibliotecas químicas almacenadas no suelen tener un espacio químico completamente representado o muestreado, principalmente debido a problemas de almacenamiento y costos. Sin embargo, dado que muchas interacciones moleculares no se pueden predecir, cuanto más amplio sea el espacio químico muestreado por la biblioteca química, mayores serán las posibilidades de que el cribado de alto rendimiento encuentre un "éxito": una sustancia química con una interacción adecuada en un modelo biológico que podría convertirse en una droga.

Un ejemplo de una biblioteca química en el descubrimiento de fármacos sería una serie de sustancias químicas conocidas por inhibir quinasas, o en procesos industriales, una serie de catalizadores conocidos por polimerizar resinas.

Generación de bibliotecas químicas

Las bibliotecas químicas se generan generalmente para un objetivo específico y se pueden crear bibliotecas químicas más grandes a partir de varios grupos de bibliotecas más pequeñas almacenadas en la misma ubicación. En el proceso de descubrimiento de fármacos , por ejemplo, se necesita una amplia gama de productos químicos orgánicos para realizar pruebas frente a modelos de enfermedades en el cribado de alto rendimiento . Por lo tanto, la mayor parte de la síntesis química necesaria para generar bibliotecas químicas en el descubrimiento de fármacos se basa en la química orgánica . Una empresa que esté interesada en la detección de inhibidores de quinasas en el cáncer puede limitar sus bibliotecas químicas y síntesis a solo aquellos tipos de sustancias químicas que se sabe que tienen afinidad por los sitios de unión de ATP o sitios alostéricos .

Sin embargo, en general, la mayoría de las bibliotecas químicas se centran en grandes grupos de series químicas orgánicas variadas en las que un químico orgánico puede realizar muchas variaciones en el mismo andamio molecular o esqueleto molecular . A veces, los productos químicos también se pueden comprar a proveedores externos e incluirlos en una biblioteca de productos químicos interna.

Dependiendo de su alcance y diseño, las bibliotecas químicas también se pueden clasificar en diversas orientadas, similares a fármacos, similares a plomo, péptidos miméticos, similares a productos naturales, dirigidas contra una familia específica de dianas biológicas como quinasas, GPCR, proteasas, PPI etc. Entre las bibliotecas de compuestos deben anotarse las bibliotecas de compuestos de fragmentos, que se utilizan principalmente para el descubrimiento de plomo basado en fragmentos .

Diseño y optimización de bibliotecas químicas

Las bibliotecas químicas suelen ser diseñadas por químicos y científicos quimioinformáticos y sintetizadas por química orgánica y química médica . El método de generación de bibliotecas químicas generalmente depende del proyecto y hay muchos factores a considerar cuando se utilizan métodos racionales para seleccionar compuestos de cribado. Por lo general, se analiza una variedad de productos químicos frente a un objetivo de fármaco en particular o un modelo de enfermedad, y los "resultados" preliminares, o los productos químicos que muestran la actividad deseada, se vuelven a analizar para verificar su actividad. Una vez que se califican como un "éxito" por su repetibilidad y actividad, estos productos químicos en particular se registran y analizan. Se estudian las similitudes entre los diferentes grupos químicos, ya que a menudo reflejan un subespacio químico particular. Puede ser necesario un trabajo químico adicional para optimizar aún más la biblioteca química en la parte activa del subespacio. Cuando es necesario, se completa más síntesis para extender la biblioteca química en ese subespacio en particular generando más compuestos que son muy similares a los resultados originales. Esta nueva selección de compuestos dentro de este rango estrecho se analiza más a fondo y luego se lleva a modelos más sofisticados para una mayor validación en el proceso de descubrimiento de fármacos Hit to Lead .

Almacenamiento y gestión

El "espacio químico" de todas las sustancias químicas orgánicas posibles es grande y aumenta exponencialmente con el tamaño de la molécula. La mayoría de las bibliotecas de productos químicos no suelen tener un espacio de productos químicos completamente representado , principalmente debido a problemas de almacenamiento y costos.

Debido al gasto y el esfuerzo que implica la síntesis química, los productos químicos deben almacenarse correctamente y almacenarse para su uso posterior a fin de evitar una degradación temprana. Cada producto químico tiene una vida útil y un requisito de almacenamiento particulares, y en una biblioteca de productos químicos de buen tamaño, existe un calendario por el cual los productos químicos de la biblioteca se eliminan y reemplazan de forma regular. Algunos productos químicos son bastante inestables, radiactivos, volátiles o inflamables y deben almacenarse en condiciones cuidadosas de acuerdo con las normas de seguridad como OSHA .

La mayoría de las bibliotecas químicas se gestionan con tecnologías de la información como códigos de barras y bases de datos relacionales . Además, la robótica es necesaria para buscar compuestos en bibliotecas químicas más grandes.

Debido a que las entradas individuales de una biblioteca química pueden llegar fácilmente a millones de compuestos, la gestión de bibliotecas químicas incluso de tamaño modesto puede ser una tarea de tiempo completo. La gestión de compuestos es uno de esos campos que intenta gestionar y mantener estas bibliotecas químicas, así como maximizar la seguridad y la eficacia en su gestión.

Ver también

Otras lecturas

Referencias