Método de identificación de compuestos que se unen a una molécula diana biológica.

Método de identificación de un compuesto que se une a una diana biológica,

comprendiendo dicho método las etapas de

(a) poner en contacto la diana biológica con una biblioteca de compuestos que comprende al menos aproximadamente 102 compuestos distintos, comprendiendo dichos compuestos un resto funcional que comprende dos o más componentes básicos que están unidos operativamente a un oligonucleótido que identifica la estructura del resto funcional en condiciones adecuadas para que al menos un miembro de la biblioteca de compuestos se una a la diana, en el que la biblioteca de compuestos consiste esencialmente en una multiplicidad de compuestos de **Fórmula**

en la que:

X es un resto funcional que comprende uno o más componentes básicos;

Z es un oligonucleótido fijado en su extremo terminal 3' a B;

Y es un oligonucleótido que está fijado en su extremo terminal 5' a C;

A es un grupo funcional que forma un enlace covalente con X;

B es un grupo funcional que forma un enlace con el extremo 3' de Z;

C es un grupo funcional que forma un enlace con el extremo 5' de Y;

D, F y E son cada uno, independientemente, un grupo de unión bifuncional; y

S un átomo o un armazón molecular; en la que Y y Z están unidos covalentemente; y

en la que uno o ambos de Y y Z comprende una secuencia de protección terminal, comprendiendo dicha secuencia de protección terminal una secuencia de nucleótidos que comprende nucleótidos degenerados;

(b) separar los miembros de la biblioteca que no se unen a la diana;

(c) amplificar los oligonucleótidos codificantes del al menos un miembro de la biblioteca de compuestos que se une a la diana;

(d) secuenciar los oligonucleótidos codificantes de la etapa (c); y

(e) utilizar las secuencias determinadas en la etapa (d) para determinar la estructura de los restos funcionales de los miembros de la biblioteca de compuestos que se unen a la diana biológica;

identificando de este modo uno o más compuestos que se unen a la diana biológica.

Método de identificación de compuestos que se unen a una molécula diana biológica.

Antecedentes de la invención La búsqueda de métodos más eficaces de identificación de compuestos con actividades biológicas útiles ha conducido al desarrollo de métodos para cribar un gran número de compuestos distintos, presentes en colecciones denominadas bibliotecas combinatorias. Tales bibliotecas pueden incluir 105 o más compuestos distintos. Existe una variedad de métodos para producir bibliotecas combinatorias, y se han descrito síntesis combinatorias de péptidos, peptidomiméticos y moléculas orgánicas pequeñas.

Los dos desafíos principales en el uso de enfoques combinatorios en el descubrimiento de fármacos son la síntesis de bibliotecas de suficiente complejidad y la identificación de moléculas que sean activas en los cribados utilizados. En general se reconoce que a mayor grado de complejidad de una biblioteca, es decir, el número de estructuras distintas presentes en la biblioteca, mayor probabilidad de que la biblioteca contenga moléculas con la actividad de interés. Por lo tanto, la química empleada en la síntesis de bibliotecas debe ser capaz de producir un gran número de compuestos dentro de un plazo de tiempo razonable. Sin embargo, para una concentración formal o global dada, el aumento del número de miembros distintos dentro de la biblioteca disminuye la concentración de cualquier miembro concreto de la biblioteca. Esto complica la identificación de moléculas activas de las bibliotecas de alta complejidad.

Un enfoque para superar estos obstáculos ha sido el desarrollo de bibliotecas codificadas, y especialmente bibliotecas en las que cada compuesto incluye una etiqueta amplificable. Tales bibliotecas incluyen bibliotecas codificadas por ADN, en las que puede amplificarse una etiqueta de ADN que identifica un miembro de la biblioteca utilizando técnicas de biología molecular, tal como la reacción en cadena de la polimerasa. Sin embargo, el uso de tales métodos para producir bibliotecas muy grandes está aún por demostrar, y está claro que para la realización del potencial de este enfoque para el descubrimiento de fármacos se necesitan métodos mejorados para producir tales bibliotecas.

El documento WO 2004/039825 se refiere a la codificación enzimática. El documento describe un método para obtener un complejo bifuncional que comprende una parte de molécula de presentación y una parte codificante, en el que un complejo bifuncional naciente que comprende un sitio de reacción química y un sitio de cebado para la adición enzimática de una etiqueta se hace reaccionar en el sitio de reacción química con uno o más reaccionantes, y provisto de la (s) etiqueta (s) respectiva (s) que identifica (n) el (los) reaccionante (s) en el sitio de cebado utilizando una o más enzimas. Además, el documento describe un método para identificar una molécula de presentación que tiene una propiedad preseleccionada, que comprende las etapas de: (i) someter la biblioteca formada a una circunstancia, en la que una molécula de presentación o un subconjunto de moléculas de presentación que tienen una propiedad predeterminada se separa del resto de la biblioteca, y (ii) identificar la (s) molécula (s) de presentación que tenga (n) una propiedad preseleccionada codificando la parte codificante del complejo.

El documento WO 2004/083427 se refiere a la codificación por ligación de moléculas pequeñas. El documento describe un método para sintetizar un complejo bifuncional que comprende una molécula codificada y un polinucleótido identificador que identifica las entidades químicas que han participado en la síntesis de la molécula codificada, comprendiendo dicho método una serie de etapas.

El Journal of the American Chemical Society, 126, 5090-5092 (2004) se refiere a la traducción de ADN a N-aciloxazolidinas sintéticas. El documento describe que la síntesis orgánica con molde de ADN (DTS) puede intervenir en diversas reacciones de síntesis para generar estructuras no relacionadas con la cadena principal de ADN, dirigir la síntesis en varias etapas de polímeros y moléculas pequeñas, permitir nuevos modos de controlar la reactividad de la síntesis que no pueden realizarse utilizando los métodos de síntesis tradicionales, y permitir la traducción, la selección in vitro, y la amplificación de las bibliotecas de oligonucleótidos de ADN que codifican moléculas pequeñas sintéticas. El documento también describe que el desarrollo de una síntesis con molde de ADN en varias etapas cada vez más sofisticada es fundamental para maximizar el potencial funcional de las moléculas descubiertas por métodos basados en la selección y la DTS.

Science, 305, 1601-1605 (2004) se refiere a la síntesis orgánica con molde de ADN y a la selección de una biblioteca de macrociclos. El documento describe un estudio en el que la traducción de bibliotecas de ácidos nucleicos a los correspondientes compuestos sintéticos permite la aplicación de los principios de selección y amplificación a moléculas hechas por el ser humano.

Nature, 431, 545-549, (2004) se refiere al descubrimiento de reacciones posibilitado por la síntesis con molde de ADN y la selección in vitro. El documento describe una reacción eficaz y moderada formadora de enlaces carbono-carbono que genera una enona a partir de un alquino y alqueno utilizando un catalizador inorgánico de paladio.

Angewandte Chemie, International Edition, 41, 4104-4108 (2002) se refiere a dirigir reacciones, de otro modo incompatibles, en una única solución utilizando la síntesis orgánica con molde de ADN. El documento describe que los moldes de ADN pueden dirigir con especificidad de secuencia una amplia variedad de reacciones químicas sin ningún requisito estructural aparente.

Current Opinion in Chemical Biology, 8, 645-653 (2004) se refiere a la síntesis con molde de ácidos nucleicos como un sistema modelo para la antigua traducción. El documento describe que la traducción de ácidos nucleicos a estructuras sintéticas con potencial funcional ampliado ha sido objeto de una considerable investigación, con aplicaciones que incluyen la detección, el descubrimiento de la reacción y la evolución de polímeros y moléculas pequeñas. En este caso, los autores revisan las propiedades de la síntesis con molde de ácidos nucleicos en el contexto de los requisitos para la traducción prebiótica. Este análisis destaca las posibilidades químicas de los antiguos sistemas de traducción, así como los retos que estos sistemas pueden haber enfrentado.

El documento WO 2004/016767 se refiere a la evolución de una nueva función molecular. El documento describe que la naturaleza hace evolucionar moléculas biológicas tales como las proteínas por rondas repetidas de diversificación, selección y amplificación. El poder de la naturaleza y la flexibilidad de la síntesis orgánica se combinan en una síntesis con molde de ácidos nucleicos. El documento describe una variedad de arquitecturas de molde para llevar a cabo la síntesis con molde de ácidos nucleicos, métodos para aumentar la selectividad de las reacciones con molde de ácidos nucleicos, métodos para llevar a cabo reacciones con molde de ácidos nucleicos estereoselectivas, métodos de selección de los productos de reacción resultantes de la síntesis con molde de ácidos nucleicos y métodos de identificación de nuevas reacciones químicas basadas en la síntesis con molde de ácidos nucleicos.

El Journal of the American Chemical Society, 115, 3808-9, (1993) se refiere a la ligación química de oligonucleótidos en presencia y en ausencia de una molde. El documento describe un procedimiento para la construcción de sistemas de polinucleótidos complejos, permitiendo la metodología de síntesis el acoplamiento eficaz de los bloques de oligonucleótidos en ausencia, así como en presencia, de un molde.

El Journal of the American Chemical Society, 123, 8618-5619, (2001) se refiere al ensamblaje dirigido por molde de ácidos nucleicos de conjugados de metalosalen-ADN. El documento describe un esquema para la síntesis dirigida por molde de metalosalen-ADN.

El documento WO 2005/026387 se refiere a un método para obtener información estructural acerca de una molécula codificada y un método para seleccionar compuestos. El documento describe un método para obtener información estructural sobre una molécula codificada que puede producirse mediante una reacción de una pluralidad de entidades químicas y puede ser capaz de estar conectada a un oligonucleótido identificador que contiene codones informativos de la identidad de las entidades químicas que han participado en la formación de la molécula codificada.

Resumen de la invención... [Seguir leyendo]

1. Método de identificación de un compuesto que se une a una diana biológica, comprendiendo dicho método las etapas de (a) poner en contacto la diana biológica con una biblioteca de compuestos que comprende al menos aproximadamente 102 compuestos distintos, comprendiendo dichos compuestos un resto funcional que comprende dos o más componentes básicos que están unidos operativamente a un oligonucleótido que identifica la estructura del resto funcional en condiciones adecuadas para que al menos un miembro de la biblioteca de compuestos se una a la diana, en el que la biblioteca de compuestos consiste esencialmente en una multiplicidad de compuestos de Fórmula I:

en la que:

X es un resto funcional que comprende uno o más componentes básicos;

Z es un oligonucleótido fijado en su extremo terminal 3’ a B;

Y es un oligonucleótido que está fijado en su extremo terminal 5' a C;

A es un grupo funcional que forma un enlace covalente con X;

B es un grupo funcional que forma un enlace con el extremo 3’ de Z;

C es un grupo funcional que forma un enlace con el extremo 5' de Y;

D, F y E son cada uno, independientemente, un grupo de unión bifuncional; y

S un átomo o un armazón molecular; en la que Y y Z están unidos covalentemente; y

en la que uno o ambos de Y y Z comprende una secuencia de protección terminal, comprendiendo dicha secuencia de protección terminal una secuencia de nucleótidos que comprende nucleótidos degenerados;

(b) separar los miembros de la biblioteca que no se unen a la diana;

(c) amplificar los oligonucleótidos codificantes del al menos un miembro de la biblioteca de compuestos que se une a la diana;

(d) secuenciar los oligonucleótidos codificantes de la etapa (c) ; y

(e) utilizar las secuencias determinadas en la etapa (d) para determinar la estructura de los restos funcionales de los miembros de la biblioteca de compuestos que se unen a la diana biológica;

identificando de este modo uno o más compuestos que se unen a la diana biológica.

2. Método según la reivindicación 1, en el que la biblioteca comprende al menos aproximadamente 105 copias de cada uno de los distintos compuestos; opcionalmente al menos aproximadamente 106 copias de cada uno de los distintos compuestos.

3. Método según la reivindicación 1, en el que la biblioteca comprende al menos aproximadamente 104 compuestos distintos o al menos aproximadamente 106 compuestos distintos o al menos aproximadamente 108 compuestos distintos o al menos aproximadamente 1010 compuestos distintos o al menos aproximadamente 1012 compuestos distintos.

4. Método según la reivindicación 1, en el que A, B, C, D, E, F y S tienen cada uno la misma identidad para cada compuesto de Fórmula I.

5. Método según la reivindicación 1, en el que:

A es un grupo amino;

B es un grupo fosfato; y

C es un grupo fosfato.

6. Método según la reivindicación 1, en el que D, E y F son cada uno independientemente una cadena de alquileno o una cadena de oligo (etilenglicol) .

7. Método según la reivindicación 1, en el que (i) Y y Z son sustancialmente complementarios y están orientados en

el compuesto para permitir el apareamiento de bases de Watson-Crick y la formación de un dúplex en condiciones adecuadas, o (ii) Y y Z tienen la misma longitud o diferentes longitudes, opcionalmente en el que Y y Z tienen la misma longitud, o (iii) Y y Z tienen cada uno una longitud de 10 o más bases y tienen regiones complementarias de diez o más pares de bases.

8. Método según la reivindicación 1, en el que S es un átomo de carbono, un átomo de boro, un átomo de nitrógeno,

un átomo de fósforo, o un armazón poliatómico, o un armazón poliatómico, opcionalmente en el que S es un grupo fosfato o un grupo cíclico, opcionalmente en el que S es un grupo cicloalquilo, cicloalquenilo, heterocicloalquilo, heterocicloalquenilo, arilo o heteroarilo.

9. Método según la reivindicación 1, en el que el resto conector tiene la estructura en la que cada uno de n, m y p es, independientemente, un número entero de 1 a aproximadamente 20, opcionalmente en el que cada uno de n, m y p es independientemente un número entero de 2 a ocho, opcionalmente en el que cada uno de n, m y p es independientemente un número entero de 3 a 6.

10. Método según la reivindicación 9, en el que el resto conector tiene la estructura 11. Método según la reivindicación 1, en el que X y Z comprenden una secuencia de cebador de PCR.

12. Método según la reivindicación 1, en el que dicha secuencia de protección terminal comprende la siguiente secuencia.

3. AA GTCGCAAGCT NNNNN GTCTGTTCGAAGTGGACG - 5’, en la que N es cualquiera de A, T, G o C.

13. Método según la reivindicación 1, en el que dicha secuencia de protección terminal comprende la siguiente secuencia.

3. AA GTCGCAAGCTACG ABBBABBBABBBA GACTACCGGGCTCCCTCCG -5’, en la que B es cualquiera de T, G o C.