Fragment-Based Phenotypic Lead Discovery: Cell-Based Assay to Target Leishmaniasis

International audienceA rapid and practical approach for the discovery of new chemical matter for targeting pathogens and diseases is described. Fragment-based phenotypic lead discovery (FPLD) combines aspects of traditional fragment-based lead discovery (FBLD), which involves the screening of small-molecule fragment libraries to target specific proteins, with phenotypic lead discovery (PLD), which typically involves the screening of drug-like compounds in cell-based assays. To enable FPLD, a diverse library of fragments was first designed, assembled, and curated. This library of soluble, low-molecular-weight compounds was then pooled to expedite screening. Axenic cultures of Leishmania promastigotes were screened, and single hits were then tested for leishmanicidal activity against intracellular amastigote forms in infected murine bone-marrow-derived macrophages without evidence of toxicity toward mammalian cells. These studies demonstrate that FPLD can be a rapid and effective means to discover hits that can serve as leads for further medicinal chemistry purposes or as tool compounds for identifying known or novel targets

Synthèse bibliographique des études de biosurveillance des populations vivant en zones minières ou à proximité d’industries émettrices de métaux

- Ce rapport bibliographique constitue un préalable au programme « Niveaux d’imprégnation et déterminants de l’exposition humaine aux métaux en Nouvelle Calédonie » (Métexpo), étude de biosurveillance sur l’exposition au nickel, au cobalt, au chrome, et au manganèse en Nouvelle Calédonie. En effet, la nappe de péridotites qui recouvre un tiers du bâti calédonien est constituée de roches ultrabasiques (essentiellement des hazburgites), pauvres en silice et généralement riches en magnésium et en fer. Aux côtés de ces éléments, divers métaux traces dont le nickel (Ni), le cobalt (Co), le chrome (Cr) et le manganèse (Mn), présentent des concentrations relativement importantes. De fait une partie de la population de l’archipel de Nouvelle-Calédonie pourrait se révéler particulièrement exposée à ces métaux. D’autant que certains de ces métaux (Ni, Cr et Co), font l’objet d’une importante exploitation minière depuis le milieu du XIXème siècle.- Ce rapport vise principalement à faire une synthèse bibliographique des études nationales et internationales ayant porté sur la biosurveillance du nickel, cobalt, chrome et manganèse dans des populations vivant en zone minière ou à proximité d’industries émettrices de ces métaux.- Après un bref rappel sur la toxicité chronique de chaque métal, les études publiées s’étant penché sur le lien potentiel avec une source d’exposition minière et/ou industrielle seront décrites

METEXPO : Niveaux d'imprégnation et déterminants de l'exposition humaine aux métaux. Tome Nickel et Santé

Environ un tiers de la superficie de la Nouvelle-Calédonie est recouverte de formationsgéologiques riches en métaux d’intérêt tels que le nickel (Ni) et le cobalt (Co), maiségalement le chrome (Cr) et le manganèse (Mn).La présence de ces formations constitue une source potentielle d’exposition des populationscalédoniennes à ces éléments traces métalliques (ETM), notamment à proximité des zonesoù le couvert végétal est dégradé voire absent.Au droit de ces zones, les processus d’érosion chimique et mécanique sont particulièrementactifs et conduisent à la libération des ETM qui sont ensuite dispersés dans l’environnementpar voie aérienne (vent) ou par les écoulements d’eau de surface.Ces ETM sont donc susceptibles de se retrouver dans :- l’eau des creeks et rivières, contaminant les captages d’eau destinée à laconsommation humaine, mais également certains produits de la pêche (crevettesde creek et poissons),- l’eau du lagon contaminant les produits de la pêche lagonaire (coquillages,poissons et crustacés),- les sols alluvionnaires cultivés contaminant les cultures qui y sont produites,- les poussières qui se déposent dans les habitations ou à proximité susceptiblesd’être inhalées ou avalées.Toutes ces voies sont susceptibles de contribuer à l’exposition à ces ETM des populationscalédoniennes. Et ce d’autant plus que l’intégrité du couvert végétal des massifsultramafiques calédoniens subit depuis plusieurs décennies différents types de pressions quicontribuent à sa dégradation. Les trois principales pressions à l’origine de ces dégradationssont les feux de brousse, les ongulés envahissants (cerfs et cochons sauvages), ainsi quel’activité minière. Cette dernière pression, outre le fait qu’elle participe à l’accentuation desprocessus d’érosion, est également susceptible d’amplifier les émissions aériennes depoussières chargées en ETM via les travaux d’excavation, le roulage des engins miniers, lesactivités de concassage et criblage effectuées sur site ou au travers les émissionsatmosphériques des usines métallurgiques.A ce jour aucune étude n’avait été menée pour évaluer le risque potentiel d’exposition despopulations calédoniennes aux ETM. Il n’existe a priori aucune donnée quant aux niveauxd’imprégnation de la population générale néo-calédonienne à ces quatre métaux

Nickel and associated metals in New Caledonia Exposure levels and their determinants

International audienceThe ultramafic massifs of the New Caledonian archipelago contain about 10% of the world's nickel reserves, which also contain significant but lower amounts of cobalt, chromium, and manganese. Natural erosion of these massifs and mining activities may contribute to the exposure of local populations to these metals through contamination of air, food, and water resources. We conducted a biomonitoring survey to evaluate exposure to these four metals and its main determinants by constructing a stratified sample of 732 adults and children (> 3 years old) from visitors to 22 health centers across the archipelago. Urine was collected and analyzed by inductively-coupled plasma mass spectrometry to determine metal concentrations. A face-to-face interview was conducted to document sociodemographic characteristics, lifestyle and dietary habits, and residence-mine distance. Environmental samples (soil, house dust, water, and foodstuffs) were collected from two areas (one with and one without mining activity) to delineate determinants of exposure in more detail. Nickel and chromium were metals with the highest concentrations found in urine, especially in children, at levels exceeding reference values derived from representative national surveys elsewhere throughout the world (for children 4.7 mu g/g creatinine for nickel and 0.50 mu g/g creatinine for chromium) 13% of children exceeded the reference value for nickel and 90% for chromium. Large variations were observed by region, age, and sex. In this geological setting, urinary and environmental nickel concentrations appear to be driven mainly by soil content. This is the first archipelago-wide survey of metal exposure in New Caledonia. The potential health consequences of this chronic high exposure need to be assessed

Niveaux d'imprégnation et déterminants de l'exposition humaine aux métaux en Nouvelle-Calédonie. Rapport scientifique final

- Ce rapport du programme Métexpo « Niveaux d’imprégnation et déterminants de l’exposition humaine aux métaux » constitue le volume 3 (sur 4) du programme intégré « Dispersion et exposition humaine aux métaux en Nouvelle-Calédonie » composé de 3 projets (DMML, Dynamine, Métexpo) étudiant les métaux et leur toxicité.- Le programme Métexpo a proposé une étude de biosurveillance visant à : - (i) évaluer l’exposition de la population néo-calédonienne aux quatre métaux cibles Ni, Cr, Co et Mn ; - (ii) évaluer l’existence d’une surexposition à ces éléments traces métalliques (ETM) des populations vivant au sein des régions ultramafiques du territoire ; - (iii) évaluer l'influence des exploitations minières sur ces niveaux d’exposition.- L’étude comportait deux phases : la première phase consistait à obtenir une « photographie » du niveau d’exposition de la population générale de Nouvelle-Calédonie au Ni, Co, Cr et Mn. La seconde phase cherchait à identifier les principales sources de contamination de la population générale vivant dans des zones sur sites ultramafiques avec ou sans activité minière à proximité.- A ce jour aucune étude n’avait été menée pour évaluer le risque potentiel d’exposition des populations calédoniennes aux ETM. Il n’existe a priori aucune donnée quant aux niveaux d’imprégnation de la population générale néo-calédonienne à ces quatre métaux

Fragment-Based Phenotypic Lead Discovery To Identify New Drug Seeds That Target Infectious Diseases

International audienceFragment-based lead discovery has emerged over the last decades as one of the most powerful techniques for identifying starting chemical matter to target specific proteins or nucleic acids in vitro. However, the use of such low-molecular-weight fragment molecules in cell-based phenotypic assays has been historically avoided because of concerns that bioassays would be insufficiently sensitive to detect the limited potency expected for such small molecules and that the high concentrations required would likely implicate undesirable artifacts. Herein, we applied phenotype cell-based screens using a curated fragment library to identify inhibitors against a range of pathogens including Leishmania, Plasmodium falciparum, Neisseria, Mycobacterium, and flaviviruses. This proof-of-concept shows that fragment-based phenotypic lead discovery (FPLD) can serve as a promising complementary approach for tackling infectious diseases and other drug-discovery programs

N-Phenylpyridine-3-Carboxamide and 6-Acetyl-1H-Indazole Inhibit the RNA Replication Step of the Dengue Virus Life Cycle.

Dengue virus (DENV) is a Flavivirus that causes the most prevalent arthropod-borne viral disease. Clinical manifestation of DENV infection ranges from asymptomatic to severe symptoms that can lead to death. Unfortunately, no antiviral treatments against DENV are currently available. In order to identify novel DENV inhibitors, we screened a library of 1,604 chemically diversified fragment-based compounds using DENV reporter viruses that allowed quantification of viral replication in infected cells. Following a validation screening, the two best inhibitor candidates were N-phenylpyridine-3-carboxamide (NPP3C) and 6-acetyl-1H-indazole (6A1HI). The half maximal effective concentration of NPP3C and 6A1H1 against DENV were 7.1 μM and 6.5 μM, respectively. 6A1H1 decreased infectious DENV particle production up to 1,000-fold without any cytotoxicity at the used concentrations. While 6A1HI was DENV-specific, NPP3C also inhibited the replication of other flaviviruses such as West Nile virus and Zika virus. Structure-activity relationship (SAR) studies with 151 analogues revealed key structural elements of NPP3C and 6A1HI required for their antiviral activity. Time-of-drug-addition experiments identified a postentry step as a target of these compounds. Consistently, using a DENV subgenomic replicon, we demonstrated that these compounds specifically impede the viral RNA replication step and exhibit a high genetic barrier-to-resistance. In contrast, viral RNA translation and the de novo biogenesis of DENV replication organelles were not affected. Overall, our data unveil NPP3C and 6A1H1 as novel DENV inhibitors. The information revealed by our SAR studies will help chemically optimize NPP3C and 6A1H1 in order to improve their anti-flaviviral potency and to challenge them in in vivo models

Dynamic microfluidic single-cell screening identifies pheno-tuning compounds to potentiate tuberculosis therapy

International audienceAbstract Drug-recalcitrant infections are a leading global-health concern. Bacterial cells benefit from phenotypic variation, which can suggest effective antimicrobial strategies. However, probing phenotypic variation entails spatiotemporal analysis of individual cells that is technically challenging, and hard to integrate into drug discovery. In this work, we develop a multi-condition microfluidic platform suitable for imaging two-dimensional growth of bacterial cells during transitions between separate environmental conditions. With this platform, we implement a dynamic single-cell screening for pheno-tuning compounds, which induce a phenotypic change and decrease cell-to-cell variation, aiming to undermine the entire bacterial population and make it more vulnerable to other drugs. We apply this strategy to mycobacteria, as tuberculosis poses a major public-health threat. Our lead compound impairs Mycobacterium tuberculosis via a peculiar mode of action and enhances other anti-tubercular drugs. This work proves that harnessing phenotypic variation represents a successful approach to tackle pathogens that are increasingly difficult to treat

Robust Strategy for Hit-to-Lead Discovery: NMR for SAR

Establishing robust structure–activity relationships (SARs) is key to successful drug discovery campaigns, yet it often remains elusive due to screening and hit validation artifacts (false positives and false negatives), which frequently result in unproductive downstream expenditures of time and resources. To address this issue, we developed an integrative biophysics-driven strategy that expedites hit-to-lead discovery, mitigates false positives/negatives and common hit validation errors, and provides a robust approach to obtaining accurate binding and affinity measurements. The advantage of this method is that it vastly improves the clarity and reproducibility for affinity-driven SAR by monitoring and eliminating confounding factors. We demonstrate the ease at which high-quality micromolar binders can be generated from the initial millimolar fragment screening hits against an “undruggable” protein target, HRas

Dispersion et exposition humaine aux métaux en Nouvelle-Calédonie : synthèse des résultats

- Cette synthèse constitue le volume 4 (sur 4) du programme intégré « Dispersion et exposition humaine aux métaux en Nouvelle-Calédonie » composé de 3 programmes complémentaires étudiant les métaux et leur toxicité : DMML « Dispersion des métaux de la mine au lagon », Dynamine « Dynamique des métaux de la mine au lagon », Métexpo « Niveaux d’imprégnation et déterminants de l’exposition humaine aux métaux ».- Elle regroupe les synthèses de chacun des trois programmes et propose une conclusion commune ouvrant sur les perspectives en termes de recherche