ハイスループットの表現型スクリーニングプラットフォームを使用して特定されたヒトの精子運動性を高める化合物

研究の質問：ハイスループットスクリーニング（HTS）プラットフォームは、男性の肥沃度の創薬を促進することができますか？ 要約回答：HTSプラットフォームは、精子の運動性を高める多数の化合物を特定しました。 すでに知られていること：精子機能を調節する小分子を見つけるためのいくつかの努力は実行されていますが、ハイスループット技術を使用しているものはありません。 研究デザイン、サイズ、期間：健康なドナー精液サンプルが使用され、サンプルがプールされました（プールあたり3〜5人のドナー）。一次スクリーニングが単独で行われました。用量反応スクリーニングは、（独立したドナープールを使用して）重複して実行されました。 参加者/材料、設定、方法：健康なドナーから分離された精子を密度勾配遠心分離により調製し、384ウェルプレートで化合物（6.25μM）でインキュベートして、運動性への影響を強化する化合物を同定しました。ライブラリからの約17,000の化合物、再羊、Prestwick、Tocris、Lopac、Cloud、MMV Ppeperogen Boxがスクリーニングされました。スクリーニングヒットの用量反応実験を実施して、精子の運動性に対する効果の向上を確認しました。大学の環境で実験が行われました。 主な結果と偶然の役割：私たちの主要な単一濃度スクリーニングから、105の化合物は、ジメチルスルフォキシド治療用ウェルと比較して、精子運動性の向上効果を誘発しました。確認された強化化合物は、注釈付きターゲット/ターゲットクラスに基づいてグループ化されました。主要な標的クラスであるホスホジエステラーゼ阻害剤、特にPDE10A阻害剤と、GABAシグナル伝達に関連するものなど、ヒトの精子の運動性を高めることが以前に知られていなかった化合物の数が同定されました。 大規模データ：n/a。 制限、注意の理由：このアプローチは化合物の活動に関するデータを提供しますが、それは出発点にすぎません。たとえば、各化合物の活性、細胞集団の動態と亜集団への影響、およびそれらの潜在的な作用メカニズムの影響を提供するには、さらに実質的な実験が必要です。化合物は、調製されたドナーの精子でテストされており、非資格条件下でインキュベートされ、比較的短期間化合物とのみインキュベートされています。したがって、たとえば精液全体、より長いインキュベーション時間、または患者グループのサンプルを使用する場合、さまざまな条件下での化合物の効果は異なる場合があり、さらなる研究が必要です。すべての実験はin vitroで行われました。 調査結果のより広い意味：この表現型スクリーニングアッセイにより、精子の運動性が増加する多数の化合物が特定されました。たとえば、発見のための新しい手段を特定するなど、人間の精子機能の理解を促進することに加えて、潜在的な化合物を、男性の肥沃度の潜在的な増強のための薬用化学プログラムの有望な開始点として強調しています。さらに、スクリーニングの結果の開示により、現場でのさらなる作業を通知するための実質的なリソースを提示します。 調査資金/競合する利息：この研究は、法案とメリンダゲイツ財団、スコットランド資金調達評議会、スコットランド大学ライフサイエンスアライアンスによってサポートされました。C.L.R.B.RBMOの編集者です。C.L.R.B.チーフサイエンティストオフィス（スコットランド）、ESHRE、および属PLCから資金を受け取り、ExScientiaからのコンサルティング料、Cooper Surgical and Ferringから講義費用を受け取ります。S.M.D.S.は、人間の生殖の副編集者であり、繁殖と肥沃度の準編集者です。S.M.D.S.Cooper Surgical and British Dietetic Societyから資金を受け取ります。他の著者はCOIを宣言していません。

STUDY QUESTION: Can a high-throughput screening (HTS) platform facilitate male fertility drug discovery? SUMMARY ANSWER: An HTS platform identified a large number of compounds that enhanced sperm motility. WHAT IS KNOWN ALREADY: Several efforts to find small molecules modulating sperm function have been performed but none have used high-throughput technology. STUDY DESIGN, SIZE, DURATION: Healthy donor semen samples were used and samples were pooled (3-5 donors per pool). Primary screening was performed singly; dose-response screening was performed in duplicate (using independent donor pools). PARTICIPANTS/MATERIALS, SETTING, METHODS: Spermatozoa isolated from healthy donors were prepared by density gradient centrifugation and incubated in 384-well plates with compounds (6.25 μM) to identify those compounds with enhancing effects on motility. Approximately 17 000 compounds from the libraries, ReFRAME, Prestwick, Tocris, LOPAC, CLOUD and MMV Pathogen Box, were screened. Dose-response experiments of screening hits were performed to confirm the enhancing effect on sperm motility. Experiments were performed in a university setting. MAIN RESULTS AND THE ROLE OF CHANCE: From our primary single concentration screening, 105 compounds elicited an enhancing effect on sperm motility compared to dimethylsulphoxide-treated wells. Confirmed enhancing compounds were grouped based on their annotated targets/target classes. A major target class, phosphodiesterase inhibitors, were identified, in particular PDE10A inhibitors as well as number of compounds not previously known to enhance human sperm motility, such as those related to GABA signalling. LARGE SCALE DATA: N/A. LIMITATIONS, REASONS FOR CAUTION: Although this approach provides data about the activity of the compound, it is only a starting point. For example, further substantive experiments are necessary to provide a more comprehensive picture of each compound's activity, the effect on the kinetics of the cell populations and subpopulations, and their potential mechanisms of action. Compounds have been tested with prepared donor spermatozoa, incubated under non-capacitating conditions, and only incubated with compounds for a relatively short period of time. Therefore, the effect of compounds under different conditions, for example in whole semen, for longer incubation times, or using samples from patient groups, may be different and require further study. All experiments were performed in vitro. WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS: This phenotypic screening assay identified a large number of compounds that increased sperm motility. In addition to furthering our understanding of human sperm function, for example identifying new avenues for discovery, we highlight potential compounds as promising start-point for a medicinal chemistry programme for potential enhancement of male fertility. Moreover, with disclosure of the results of screening, we present a substantial resource to inform further work in the field. STUDY FUNDING/COMPETING INTEREST(S): This study was supported by the Bill and Melinda Gates Foundation, Scottish Funding Council and Scottish Universities Life Science Alliance. C.L.R.B. is Editor for RBMO. C.L.R.B. receives funding from Chief Scientists Office (Scotland), ESHRE and Genus PLC, consulting fees from Exscientia and lecture fees from Cooper Surgical and Ferring. S.M.d.S. is an Associate Editor of Human Reproduction, and an Associate Editor of Reproduction and Fertility. S.M.d.S. receives funding from Cooper Surgical and British Dietetic Society. No other authors declared a COI.