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Hit to lead ( H2L ), également connu sous le nom de génération de leads , est une étape de la découverte précoce de médicaments où les hits de petites molécules provenant d'un criblage à haut débit (HTS) sont évalués et subissent une optimisation limitée pour identifier les composés prometteurs . Ces composés principaux subissent une optimisation plus poussée dans une étape ultérieure de la découverte de médicaments appelée optimisation des leads (LO). Le processus de découverte de médicaments suit généralement le chemin suivant qui comprend une étape de hit to lead :

• Validation de la cible (TV) → Développement de tests → Criblage à haut débit (HTS) → Hit to Lead (H2L) → Optimisation des leads (LO) → Développement préclinique → Développement clinique

L'étape de sélection des cibles commence par la confirmation et l'évaluation des cibles initiales et est suivie par la synthèse d' analogues (expansion des cibles). En général, les cibles initiales présentent des affinités de liaison pour leur cible biologique dans la gamme micromolaire ( concentration molaire 10 ⁻⁶ ). Grâce à une optimisation limitée de H2L, les affinités des cibles sont souvent améliorées de plusieurs ordres de grandeur jusqu'à la gamme nanomolaire (10 ⁻⁹ M). Les cibles subissent également une optimisation limitée pour améliorer la demi-vie métabolique afin que les composés puissent être testés dans des modèles animaux de maladie et également pour améliorer la sélectivité contre d'autres cibles biologiques qui se lient et peuvent entraîner des effets secondaires indésirables.

En moyenne, seulement un composé sur 5 000 qui passe du stade de la découverte de médicaments au stade du développement préclinique devient un médicament approuvé.

Une fois les résultats identifiés à partir d'un écran à haut débit, ils sont confirmés et évalués à l'aide des méthodes suivantes :

• Tests de confirmation : les composés qui se sont révélés actifs contre la cible sélectionnée sont retestés en utilisant les mêmes conditions d'essai que celles utilisées pendant le HTS pour garantir que l'activité est reproductible.
• Courbe dose-réponse : le composé est testé sur une gamme de concentrations pour déterminer la concentration qui entraîne la moitié de la liaison ou de l'activité maximale ( valeur IC ₅₀ ou CE ₅₀ respectivement).
• Tests orthogonaux : les résultats confirmés sont analysés à l’aide d’un test différent, généralement plus proche de l’état physiologique cible, ou à l’aide d’une technologie différente.
• Dépistage secondaire : les résultats confirmés sont testés dans un test cellulaire fonctionnel pour déterminer l'efficacité .
• Traçabilité synthétique : les chimistes médicinaux évaluent les composés en fonction de leur faisabilité de synthèse et d'autres paramètres tels que la mise à l'échelle ou le coût des marchandises.
• Tests biophysiques : la résonance magnétique nucléaire (RMN), la calorimétrie de titration isotherme (ITC), la diffusion dynamique de la lumière (DLS), la résonance plasmonique de surface (SPR), l'interférométrie à double polarisation (DPI), la thermophorèse à microéchelle (MST) sont couramment utilisées pour évaluer si le composé se lie efficacement à la cible, la cinétique , la thermodynamique et la stoechiométrie de la liaison, tout changement conformationnel associé et pour exclure une liaison promiscuité.
• Classement et regroupement des hits : les composés à hit confirmés sont ensuite classés en fonction des différentes expériences de confirmation de hit.
• Évaluation de la liberté d'exploitation : les structures concernées sont vérifiées dans des bases de données spécialisées pour déterminer si elles sont brevetables.

Après confirmation de la correspondance, plusieurs groupes composés seront choisis en fonction de leurs caractéristiques dans les tests précédemment définis. Un groupe composé idéal contiendra des membres possédant :

• forte affinité envers la cible (moins de 1 μM)
• sélectivité par rapport à d'autres cibles
• efficacité significative dans un test cellulaire
• affinité médicamenteuse (poids moléculaire modéré et lipophilie généralement estimés comme ClogP ). L'affinité, le poids moléculaire et la lipophilie peuvent être liés à un seul paramètre tel que l'efficacité du ligand et l'efficacité lipophile .
• liaison faible à modérée à l'albumine sérique humaine
• faible interférence avec les enzymes P450 et les P-glycoprotéines
• faible cytotoxicité
• stabilité métabolique
• perméabilité élevée de la membrane cellulaire
• solubilité dans l'eau suffisante (supérieure à 10 μM)
• stabilité chimique
• Traçabilité synthétique
• brevetabilité

L'équipe de projet sélectionnera généralement entre trois et six séries de composés à explorer plus en détail. L'étape suivante permettra de tester des composés analogues pour déterminer une relation quantitative structure-activité (QSAR). Les analogues peuvent être rapidement sélectionnés à partir d'une bibliothèque interne ou achetés auprès de sources disponibles dans le commerce (« SAR par catalogue » ou « SAR par achat »). Les chimistes médicinaux commenceront également à synthétiser des composés apparentés en utilisant différentes méthodes telles que la chimie combinatoire , la chimie à haut débit ou la synthèse de chimie organique plus classique .

L'objectif de cette phase de découverte de médicaments est de synthétiser des composés phares , de nouveaux analogues avec une puissance améliorée, des activités hors cible réduites et des propriétés physicochimiques/métaboliques suggérant une pharmacocinétique in vivo raisonnable . Cette optimisation est réalisée par modification chimique de la structure cible, avec des modifications choisies en utilisant la connaissance de la relation structure-activité (SAR) ainsi que la conception basée sur la structure si des informations structurelles sur la cible sont disponibles.

L'optimisation des pistes concerne les tests expérimentaux et la confirmation du composé sur la base de modèles d'efficacité animaux et d'outils ADMET ( in vitro et in situ ) qui peuvent être suivis par l'identification et la validation de la cible.

À des fins éducatives, la Fédération européenne de chimie médicinale et de biologie chimique (EFMC) a partagé une série de webinaires comprenant « Meilleures pratiques pour la recherche de hits » ainsi que « Études de cas de génération de hits ».