Por qué usar pIC50 en lugar de IC50 cambiará tu vida

21 de noviembre de 2019
(Publicado originalmente el 8 de julio de 2014; actualizado el 21 de noviembre de 2019)

Por qué usar pIC50 en lugar de IC50 cambiará tu vida (imagen destacada)

 

De la mesa de Marc Navre, Ph.D.,
Cofundador y director general de Facile Therapeutics, Inc.

 

Un número importante de suscriptores de CDD Vault utilizan los valores IC50 para almacenar y analizar sus datos de respuesta a la dosis de los ensayos in vitro. Ahora que la extensión de cálculos automatizados de CDD Vault admite el cálculo de valores pCI50, me gustaría convencer a los usuarios de IC50 de que consideren el uso de pIC50 en su lugar, y de por qué les hará la vida más fácil (a largo plazo), y simplemente les hará un ser humano más fino.

He trabajado en dos pequeñas empresas de biotecnología en las que dirigía tanto la biología como la informática, y así pude "forzar" el uso de los valores pIC50 en lugar de los valores IC50. Se podría pensar que dije que a partir de ahora comeríamos bichos para el almuerzo. Fue una batalla un poco ardua, y hay una curva de aprendizaje, pero después de seis meses, todo el mundo se acostumbró, estuvo de acuerdo en que era mejor, y no volvería atrás. Ah, sí, y es simplemente "lo que hay que hacer".

¿Qué es el IC50 en primer lugar?

Una medida de IC50 nos indica la concentración a la que un fármaco es capaz de inhibir un proceso biológico concreto en un 50%. Por ejemplo, si el compuesto A puede inhibir el 50% de la unión de un ligando a un receptor concreto a una concentración de 5 nM, tendría un valor IC50 de 5 nM. Un concepto estrechamente relacionado es el valor EC50, que es la potencia de un fármaco para inducir un proceso biológico.

Entonces, ¿qué es un pIC50? Es simplemente el logaritmo negativo del valor IC50 en molar. Observa:

  • Un IC50 de 1 µM es 10-6 M, lo que supone un pIC50 = 6,0
  • Un IC50 de 1 nM es 10-9 M, lo que supone un pIC50 = 9,0
  • Un IC50 de 10 nM es 10-8 M, lo que supone un pIC50 = 8,0
  • Un IC50 de 100 nM es 10-7 M, lo que supone un pIC50 = 7,0
  • Un IC50 de 30 nM es 3 x10-8 M, que también es 10-7,5 M, lo que supone un pIC50 = 7,5

¿Ves un patrón? Te dedicas al descubrimiento de fármacos... llevas trabajando con el pH desde que volcabas las probetas graduadas en el instituto. Cuando trabajas en el laboratorio, ¿dices que esta solución tiene una acidez de 10 µM (10-5 M) [H+]? Por supuesto que no. Hablaste de una solución a pH 5. Y no te molestaste en intentar hacer un cálculo posterior en tu cabeza... es decir, no intentaste convertir un valor de pH de 7,5 a 30 nM [H+]. Eso es porque te has entrenado para pensar en términos de pH, así como el hecho de que la acidez de una solución acuosa es una función logarítmica. Los valores de pH en los experimentos van de 1 a 2 a 3, no de 10 mM a 20 mM a 30 mM [H+].

Esa es exactamente la forma en que debe pensar en los valores IC50 (o cuando se prueban agonistas, los valores EC50). La inhibición (o activación) dependiente de la dosis de una enzima o célula es un fenómeno logarítmico (con respecto a la concentración del compuesto), por lo que tiene más sentido ver los datos de esta manera. Y si se observan los documentos de las grandes compañías farmacéuticas, se notará que la mayoría de las veces informan de la inhibición como pIC50 en lugar de IC50.

Entonces, ¿hay que hacerlo así sólo porque Merck lo hace así? No, así que vamos a discutir por qué es la manera correcta (y por qué Merck, GSK, etc. lo utilizan).

La curva de respuesta a la dosis

Cuando se calculan los datos de la dosis-respuesta, se está ajustando la respuesta (digamos 0-100%, para simplificar) frente a la concentración del compuesto de prueba (en última instancia, en molar). Pero si se observa con atención la ecuación para la que se realiza el ajuste de la curva (la función logística de cuatro parámetros, también conocida como función sigmoidea), lo que se calcula es la respuesta frente al logaritmo de la concentración del compuesto.

ecuación_colina

donde y es la respuesta que ha medido a la concentración del compuesto x. La parte superior es la respuesta sin inhibidor (también conocida como la asíntota máxima), y la parte inferior es la respuesta cuando la enzima (o la célula) está totalmente inhibida (también conocida como la asíntota mínima). Y, por supuesto, el IC50 es el punto de inflexión (punto medio entre la parte superior y la inferior), el valor que se está resolviendo.

Así que el ajuste de la curva en realidad resuelve el logIC50, no el IC50. Si quieres conocer el error del ajuste, puedes obtener un error estándar (SEM) que rodea al IC50 de forma simétrica. Pero si empiezas a cambiar el valor de la pIC50 por el de la IC50, ese error se vuelve asimétrico y no tiene sentido.

Tienes que volver a hacer el antilog para obtener el IC50. Y esto es fácil hoy en día con los ordenadores y el Excel. Así que "todo el mundo lo hace". Pero se pierde mucho al dar ese "paso fácil". ¿Cuál es la ventaja? ¿Cómo cambiará esto tu vida?

Para empezar, piense en la presentación de los datos y en las cifras significativas (presta atención a las cifras significativas, ¿verdad?). Piensa en presentar los valores de IC50 para un rango de compuestos entre débiles y potentes. Su tabla probablemente tenga este aspecto:

Tabla_IC50

Es difícil revisar los datos de compuestos con una amplia gama de potencias en la misma tabla. Con la mayoría de los editores de texto o procesadores de texto, es muy difícil conseguir que los números se alineen alrededor del punto decimal (lo que deberían hacer para que sea más legible). Además, las cifras significativas son muy dispares. No es profesional.

Aquí están los mismos datos en los que la tabla muestra los valores pIC50:

pIC50_CDD_Vault

Mira qué limpio es eso. Todo alineado alrededor del punto decimal sin esfuerzo adicional, y todos tienen el mismo número de cifras significativas. Y lo que es más importante, tienes una mejor idea de las potencias relativas. ¿Qué prefieres presentar en las reuniones del equipo de un proyecto?

Ahora mira los compuestos I y J. Por los IC50 lineales, la mentalidad es "dos veces más potente". Pero mira los pIC50s. Las diferencias no son tan grandes... y eso es correcto. La IC50 es una función logarítmica... las diferencias deben pensarse en términos de diferencias logarítmicas.

Otra ventaja importante se consigue cuando se trata de empezar a obtener los promedios de las potencias de los compuestos. La forma correcta de promediar los valores de IC50 es tomar la media geométrica de los valores de IC50, no la media aritmética. Recordemos que la media aritmética de n valores es la suma de los n valores dividida por n. En cambio, la media geométrica puede calcularse determinando el producto de los n valores y tomando la raíz n del producto. Así, si los tres valores son 4, 5 y 6 µM, la media geométrica es:

media_geométrica

Tenga en cuenta que no es lo mismo que la media aritmética (que por supuesto es de 5 µM). Sin embargo, puede calcular fácilmente la media geométrica de sus valores de IC50 si utiliza pIC50. Esto se debe a que la media geométrica es también la media aritmética de los logaritmos de los valores IC50.

Tenga en cuenta este pensamiento logarítmico cuando seleccione las concentraciones del compuesto para sus curvas de respuesta a la dosis. La tendencia general es trabajar en factores de 5: 1 nM, 5 nM, 10 nM, etc. Pero como ya eres un profesional y trabajas en el terreno de los logaritmos, es mejor que trabajes en factores de 3, que es aproximadamente la mitad de un logaritmo. Es decir, 1 nM, 3 nM, 10 nM, etc. Esto le da un mejor espaciamiento en sus curvas logarítmicas de respuesta a la dosis. Véase la figura siguiente. Esta es una práctica que se traduce eficazmente en los estudios in vivo: se obtiene una mejor dispersión trabajando a 1, 3 y 10 mg/kg en lugar de a 1, 5 y 10 mg/kg.

A modo de ilustración, observe los gráficos siguientes. Se trata de un gráfico teórico en el que los datos se ajustaron a la ecuación del IC50 con la parte inferior = 0, la parte superior = 100, el IC50= 100 y la pendiente de Hill=1. En el gráfico de la izquierda, las concentraciones del compuesto se seleccionaron linealmente (1, 5, 10, 50, etc.). En cambio, en el gráfico de la izquierda, los puntos se seleccionaron de forma logarítmica (1, 3, 10, 30, etc.). Observe cómo los puntos del gráfico de la derecha están espaciados uniformemente, mientras que en el de la izquierda están agrupados. Dado que el objetivo de crear curvas dosis-respuesta es muestrear la mayor parte posible del "espacio de dosis", basar las dosis en intervalos logarítmicos proporciona un mejor muestreo. ¿Cuál muestra un mejor diseño experimental? ¿Qué gráfico le da más confianza en sus resultados? ¿Cuál preferiría mostrar en una revisión del proyecto?

Gráficos_IC50

 

Vea el vídeo de pIC50 Por qué usar pIC50 en lugar de IC50 cambiará su vida

 

¿Aún no está convencido? He aquí 5 razones concretas por las que sustituir el IC50 por el pIC50 mejorará su historia de respuesta a la dosis

El cambio de IC50 a pIC50 hace que cambie su forma de pensar sobre sus datos y su diseño experimental. Le animará a pensar de forma logarítmica sobre sus datos de potencia y a dejar de pensar en escalas aritméticas. Fundamentalmente, la inhibición dependiente de la dosis es un fenómeno logarítmico, por lo que tiene más sentido pensar de esa manera.

 

1. El pIC50 le animará a mirar los datos de los ensayos in vitro de forma logarítmica.

Piensa en cuando graficas tus valores de IC50 - tus datos de potencia. Utilizas algún sistema para el ajuste de curvas, y todos estos sistemas utilizan una ecuación IC50. Pero, si te metes bajo las sábanas y miras la ecuación real que se está ajustando, verás que en realidad es el logaritmo de la concentración de tu fármaco el que se utiliza para determinar el logaritmo del valor IC50. El software puede informarle de un IC50, pero lo está convirtiendo a partir del logaritmo del IC50.

La idea es que, cuando se miran los datos en el cuaderno electrónico de laboratorio utilizando el pIC50 y no el IC50, la transición de los inhibidores micromolares a los nanomolares es más suave y el espacio entre los valores de potencia es más relevante.

 

2. pIC50 le permitirá presentar los datos de los ensayos in vitro de forma fácil de leer.

Cuando se utiliza el pIC50, se pueden utilizar prácticamente dos cifras significativas para cubrir tanto las potencias micromolares como las nanomolares. Tienes un dígito antes del punto y un dígito después del punto y eso es todo.

¿Qué tiene de bueno esto? Ahora su audiencia puede centrarse en el SAR, y dejar de hacer gimnasia mental tratando de entender sus valores de IC50. Los valores de pIC50 son fáciles de entender para una audiencia y le permitirán comunicarse de forma clara y eficaz.

 

3. pIC50 hará que sea fácil e intuitivo promediar los datos de sus ensayos in vitro.

Digamos que ha tenido un mal día de ensayo. Has obtenido las siguientes tres repeticiones de la misma determinación del IC50: 1 mM, 10 mM y 5 mM. Si calculas la media aritmética, obtienes una media de IC50 de 3,5 mM, pero eso es incorrecto. La forma correcta de promediar los datos de la IC50 es utilizar la media geométrica, ya que se trabaja con un valor exponencial, que resulta ser 3,7 mM (después de saltarse las complicadas matemáticas).

Pero, si usas pIC50s puedes evitar hacer la matemática de la media geométrica y puedes simplemente tomar la media aritmética de los valores pIC50 porque ya estás en un espacio logarítmico. 

Puede hacerlo de la manera difícil haciendo una media geométrica de la IC50, o hacerlo de la manera inteligente y fácil usando medias aritméticas de sus valores de pIC50.

 

4. El pensamiento pIC50 y logarítmico mejorará la planificación de los experimentos.

El uso del pIC50 le ayudará incluso antes de empezar a sacar los tubos de ensayo para su experimento.

Por ejemplo, ¿suele establecer curvas de dilución de media década como 1.000, 500, 100, etc.? ¿Observas que los puntos de los datos se aglutinan cuando trazas los datos en tu escala logarítmica de concentración de compuestos, y no están espaciados uniformemente? Eso es porque el cinco no está a medio camino entre el uno y el diez en la escala logarítmica. 

Sin embargo, si piensas de forma logarítmica, como te anima el uso del pIC50, te darás cuenta de que el número a medio camino entre el uno y el diez es en realidad alrededor del tres. Entonces puedes configurar tu dilución de forma que sea 1.000, 300, 100, 30, etc., lo que permitirá que tus puntos de datos caigan bien y suavizar el espacio de los puntos a medida que caen a lo largo de la curva. Esta es una forma mucho más agradable de muestrear el espacio de concentración y obtener datos más fiables con la misma cantidad de trabajo. Esto se aplica no sólo a los experimentos in vitro, sino también a los experimentos in vivo.

 

5. El pIC50 y el pensamiento logarítmico mejorarán la forma de ver la fiabilidad de los datos.

Informar sobre la fiabilidad de las determinaciones del IC50 es complejo. Probablemente esté familiarizado con el error estándar, pero la otra forma menos común, pero más útil, de ver la fiabilidad de sus datos es el intervalo de confianza del 95 %, que le da un 95 % de posibilidades de que su valor verdadero esté en este rango.

Si utiliza un software moderno que realiza el ajuste de curvas, observará que informará del intervalo de confianza del 95% de un IC50, pero no del error estándar. Esto se debe a que el error estándar de un valor aritmético (IC50) no tiene sentido con datos logarítmicos. El uso de este método erróneo le dará resultados incorrectos, como valores de IC50 negativos.

¿Qué es un valor IC50 negativo? La respuesta es que deberías gritar porque no existe tal cosa. Este es el tipo de error que se produce cuando se empieza a pensar en un espacio aritmético sobre un valor logarítmico.

 

En resumen, tenga en cuenta el valor de los logaritmos y considere la posibilidad de utilizar los valores pIC50 (o pEC50) en su trabajo de descubrimiento. Realmente... puede cambiar su vida.

 


Este blog está escrito por miembros de la comunidad de CDD Vault . CDD Vault es una plataforma informática de descubrimiento de fármacos alojada que gestiona de forma segura datos biológicos y químicos tanto privados como externos. Proporciona una funcionalidad básica que incluye el registro químico, la relación estructura-actividady el inventario químico, así como capacidades de cuaderno de laboratorio electrónico.

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