Plateforme CANDO : Un vrai bouleversement dans la découverte de médicaments
La plateforme CANDO améliore l'efficacité et l'efficience de la découverte de médicaments pour les chercheurs.
Melissa Van Norden, William Mangione, Zackary Falls, Ram Samudrala
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Table des matières
- Le Rôle de la Technologie dans la Découverte de médicaments
- Qu'est-ce qu'une Plateforme de Découverte de Médicaments ?
- Comprendre le Benchmarking
- L'Importance de la Qualité des Données
- La Plateforme CANDO
- Nouveaux Protocoles pour le Benchmarking
- Optimisation des paramètres dans la Découverte de Médicaments
- Influence d'Autres Facteurs
- Comparaison des Mappings Médicament-Condition
- Comparaison Pipeline à Pipeline
- Conclusion : Faire Avancer la Découverte de Médicaments
- Source originale
- Liens de référence
Créer de nouveaux médicaments, c'est un processus super complexe et coûteux. En 2010, on estimait qu'il y avait 24,3 projets pour dénicher un nouveau médicament terminés pour un seul qui a vraiment été approuvé. Ça veut dire qu'il y a beaucoup de boulot qui mène souvent à des cul-de-sac. En fait, il parait que développer un nouveau médicament peut coûter entre 985 millions et plus de 2 milliards de dollars. Aïe !
Vu ces galères, les scientifiques cherchent toujours des moyens de rendre le processus plus efficace et moins cher, pour trouver de nouveaux médicaments ou réutiliser ceux déjà existants qui pourraient aider avec diverses maladies.
Découverte de médicaments
Le Rôle de la Technologie dans laLa technologie informatique joue un rôle crucial dans la recherche de nouveaux médicaments. Pense à ça comme un super assistant qui aide les chercheurs à trier des montagnes de données et à trouver des patterns qui pourraient mener à de nouvelles candidatures médicamenteuses. Des milliers d'articles scientifiques ont déjà été publiés, montrant comment les ordinateurs peuvent aider les chercheurs à avoir de meilleures idées pour des médicaments.
Ces méthodes modernes varient de techniques simples, comme observer comment une molécule interagit avec une autre, à des méthodes plus sophistiquées impliquant l'intelligence artificielle. Avec la pandémie mondiale, le besoin de développer des médicaments efficaces est devenu encore plus clair. Des processus de découverte de médicaments fiables sont cruciaux pour qu'on puisse développer rapidement des traitements efficaces.
Qu'est-ce qu'une Plateforme de Découverte de Médicaments ?
Une plateforme de découverte de médicaments, c’est comme une boîte à outils pour trouver de nouveaux remèdes. Ça regroupe différentes procédures et méthodes qui aident les chercheurs à identifier de nouveaux médicaments potentiels pour des problèmes spécifiques. Ça implique généralement de sélectionner des cibles médicamenteuses, de tester comment les médicaments interagissent avec ces cibles et de classer les candidats potentiels selon leur efficacité.
Par exemple, certaines plateformes se concentrent sur la prévision des interactions des médicaments avec les protéines dans notre corps. D'autres visent à trouver de nouvelles utilisations pour des médicaments existants, leur donnant en gros une seconde chance de briller.
Comprendre le Benchmarking
Le benchmarking, c'est une façon d'évaluer la performance de ces plateformes de découverte de médicaments. Pense à ça comme une course entre différents plateformes pour voir laquelle donne les meilleurs résultats. Un bon benchmarking peut aider les chercheurs à déterminer quelle plateforme est la meilleure pour une tâche spécifique, comme trouver un nouveau traitement pour une maladie.
Mais le benchmarking peut être délicat. La manière dont les résultats sont comparés peut varier d'une étude à l'autre, ce qui rend difficile de savoir quelle plateforme est réellement meilleure. Les chercheurs testent parfois seulement des plateformes similaires avec des données similaires, rendant difficile de comprendre la performance globale.
L'Importance de la Qualité des Données
Pour faire du benchmarking de manière efficace, les chercheurs ont besoin de données fiables et de haute qualité. Ils s'appuient souvent sur diverses bases de données pour obtenir des infos sur les médicaments et leurs conditions associées. Cependant, de nombreux types de données sont utilisés actuellement, et la manière dont elles sont divisées en ensembles d'entraînement et de test peut aussi varier.
Une méthode populaire est la validation croisée k-fold, qui permet aux chercheurs de tester chaque paire médicament-condition dans une approche structurée. Mais certains utilisent aussi des méthodes plus simples, qui ne fournissent peut-être pas la même profondeur d'analyse.
La Plateforme CANDO
La plateforme CANDO est l'un des outils les plus récents créés pour aider les chercheurs à trouver des candidats médicaments potentiels. Elle fonctionne en comparant les médicaments en fonction de leurs profils d'interaction avec diverses protéines. En examinant ces similarités, CANDO peut suggérer quels médicaments existants pourraient être réutilisés pour traiter de nouvelles conditions.
CANDO utilise plusieurs pipelines, qui sont différentes méthodes utilisées au sein de la plateforme pour analyser les données. L'idée principale derrière CANDO, c'est que les médicaments qui agissent sur des types similaires de protéines ont de fortes chances d'avoir des effets similaires sur les maladies.
Nouveaux Protocoles pour le Benchmarking
L'équipe de CANDO a décidé d'améliorer la façon dont elle benchmark son plateforme. Ils ont introduit de nouvelles mesures qui regardent directement à quel point leurs méthodes prédisent l'efficacité des médicaments. Auparavant, ils regardaient surtout des listes séparées de similarités médicamenteuses, mais ils ont ajusté leur approche pour évaluer comment ces candidats médicaments performent dans l'ensemble.
Pour ce faire, ils ont mis à jour leurs protocoles de benchmarking internes et créé un système de benchmarking tête-à-tête qui permet des comparaisons plus cohérentes des diverses pipelines de découverte de médicaments. Ça voulait dire qu'ils pouvaient évaluer précisément et rapporter à quel point différentes plateformes performent.
Optimisation des paramètres dans la Découverte de Médicaments
Dans leur travail, l'équipe CANDO a abordé plusieurs paramètres clés qui pourraient influencer la performance de la prédiction médicamenteuse. Par exemple, ils ont expérimenté combien de médicaments similaires devraient être pris en compte lors des prédictions. Ils ont découvert que la meilleure performance venait quand ils analysaient moins de composés plutôt que d'essayer de tous les prendre en compte.
Ils ont aussi examiné la manière dont les scores d'interaction étaient calculés. Par exemple, ils ont constaté que tenir compte de la manière dont un médicament interagit à la fois chimiquement et biologiquement tend à donner les meilleures prédictions.
Influence d'Autres Facteurs
En plus des paramètres, l'équipe CANDO a examiné diverses caractéristiques affectant la performance. Ils ont regardé comment le nombre de médicaments associés à une maladie pourrait impacter leurs prédictions. Sans surprise, avoir plus de médicaments associés permettait d'avoir de meilleures données, rendant plus facile la recherche de candidats efficaces.
Ils ont aussi exploré comment la qualité des signatures médicamenteuses influençait les prédictions. Quand les médicaments étaient similaires chimiquement, cela augmentait les chances de faire des prédictions efficaces.
Comparaison des Mappings Médicament-Condition
CANDO a utilisé deux bases de données différentes pour les mappings médicament-condition : l'une venant de la littérature (CTD) et l'autre basée sur les médicaments approuvés par la FDA (TTD). Les mappings TTD menaient généralement à de meilleures performances puisqu'ils étaient basés sur des critères plus stricts pour l'approbation des médicaments.
CANDO a pu démontrer son efficacité en utilisant les deux mappings, mais le TTD a généralement surpassé le CTD. Ça permet aux chercheurs de comparer quels médicaments pourraient mieux fonctionner pour certaines conditions et aide à affiner leurs prédictions.
Comparaison Pipeline à Pipeline
Pour mettre leurs trouvailles à l'épreuve, l'équipe CANDO a établi une compétition amicale entre leur pipeline principal et un nouveau pipeline de "sous-signature". C'était l'occasion de voir quelle méthode pouvait surpasser l'autre.
Ils ont découvert que même si le pipeline principal performait souvent mieux, le pipeline de sous-signature montrait aussi du potentiel. Cette comparaison aide les chercheurs à comprendre les forces et les faiblesses de différentes approches dans la découverte de médicaments.
Conclusion : Faire Avancer la Découverte de Médicaments
Le travail réalisé avec CANDO représente un pas en avant important dans la technologie de découverte de médicaments. En affinant leurs processus de benchmarking et en explorant de nouvelles approches, l'équipe espère faciliter le travail des chercheurs pour développer de nouveaux médicaments.
Alors qu'ils continuent d'évoluer, l'objectif est d'améliorer l'efficacité avec laquelle les médicaments peuvent être identifiés et développés, profitant finalement aux patients du monde entier. Le monde entier peut bénéficier des innovations dans la découverte de médicaments, et avec les bons outils et approches, l'avenir semble plus radieux pour ceux qui cherchent de nouveaux traitements.
Source originale
Titre: Strategies for robust, accurate, and generalizable benchmarking of drug discovery platforms
Résumé: Benchmarking is an important step in the improvement, assessment, and comparison of the performance of drug discovery platforms and technologies. We revised the existing benchmarking protocols in our Computational Analysis of Novel Drug Opportunities (CANDO) multiscale therapeutic discovery platform to improve utility and performance. We optimized multiple parameters used in drug candidate prediction and assessment with these updated benchmarking protocols. CANDO ranked 7.4% of known drugs in the top 10 compounds for their respective diseases/indications based on drug-indication associations/mappings obtained from the Comparative Toxicogenomics Database (CTD) using these optimized parameters. This increased to 12.1% when drug-indication mappings were obtained from the Therapeutic Targets Database. Performance on an indication was weakly correlated (Spearman correlation coefficient >0.3) with indication size (number of drugs associated with an indication) and moderately correlated (correlation coefficient >0.5) with compound chemical similarity. There was also moderate correlation between our new and original benchmarking protocols when assessing performance per indication using each protocol. Benchmarking results were also dependent on the source of the drug-indication mapping used: a higher proportion of indication-associated drugs were recalled in the top 100 compounds when using the Therapeutic Targets Database (TTD), which only includes FDA-approved drug-indication associations (in contrast to the CTD, which includes associations drawn from the literature). We also created compbench, a publicly available head-to-head benchmarking protocol that allows consistent assessment and comparison of different drug discovery platforms. Using this protocol, we compared two pipelines for drug repurposing within CANDO; our primary pipeline outperformed another similarity-based pipeline still in development that clusters signatures based on their associated Gene Ontology terms. Our study sets a precedent for the complete, comprehensive, and comparable benchmarking of drug discovery platforms, resulting in more accurate drug candidate predictions.
Auteurs: Melissa Van Norden, William Mangione, Zackary Falls, Ram Samudrala
Dernière mise à jour: 2024-12-16 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627863
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627863.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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