NMR-basiertes Fragment-Screening mit minimaler Probe, aber maximalem Automatisierungsmodus

Das fragmentbasierte Screening (FBS) ist ein gut validiertes und akzeptiertes Konzept innerhalb des Wirkstoffforschungsprozesses sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie. Der größte Vorteil des NMR-basierten Fragmentscreenings ist seine Fähigkeit, nicht nur Bindemittel über 7-8 Größenordnungen der Affinität zu detektieren, sondern auch die Reinheit und chemische Qualität der Fragmente zu überwachen und so qualitativ hochwertige Treffer und minimale falsch positive oder falsch negative Ergebnisse zu erzeugen. Eine Voraussetzung innerhalb des FBS ist die Durchführung einer anfänglichen und periodischen Qualitätskontrolle der Fragmentbibliothek, die Bestimmung der Löslichkeit und chemischen Integrität der Fragmente in relevanten Puffern und die Einrichtung mehrerer Bibliotheken, um verschiedene Gerüste abzudecken, um verschiedene Makromolekül-Zielklassen (Proteine/RNA/DNA) aufzunehmen. Darüber hinaus ist eine umfassende NMR-basierte Optimierung des Screening-Protokolls in Bezug auf Probenmengen, Geschwindigkeit der Erfassung und Analyse auf der Ebene des biologischen Konstrukts/Fragmentraums, im Zustandsraum (Puffer, Additive, Ionen, pH und Temperatur) und im Ligandenraum (Ligandenanaloga, Ligandenkonzentration) erforderlich. Zumindest in der akademischen Welt wurden diese Screening-Bemühungen bisher nur in sehr begrenztem Umfang manuell durchgeführt, was zu einer begrenzten Verfügbarkeit der Screening-Infrastruktur nicht nur im Arzneimittelentwicklungsprozess, sondern auch im Zusammenhang mit der Entwicklung chemischer Sonden führte. Um den Anforderungen wirtschaftlich gerecht zu werden, werden fortschrittliche Workflows vorgestellt. Sie nutzen die Vorteile der neuesten hochmodernen Hardware, mit der die flüssige Probenentnahme auf temperaturkontrollierte Weise automatisiert in die NMR-Röhrchen gefüllt werden kann. ¹H/¹⁹F NMR-Liganden-basierte Spektren werden dann bei einer bestimmten Temperatur aufgenommen. Der Probenwechsler mit hohem Durchsatz (HT-Probenwechsler) kann mehr als 500 Proben in temperaturgesteuerten Blöcken verarbeiten. Zusammen mit fortschrittlichen Softwaretools beschleunigt dies die Datenerfassung und -analyse. Des Weiteren wird die Anwendung von Screening-Routinen auf Protein- und RNA-Proben beschrieben, um die etablierten Protokolle für eine breite Anwenderbasis in der biomakromolekularen Forschung bekannt zu machen.