IC50ではなくpIC50を使うと人生が変わる理由

2019年11月21日
(原文は2014年7月8日発行、更新は2019年11月21日)

IC50ではなくpIC50を使うと人生が変わる理由(特集画像

 

Marc Navreのデスクより、Ph.D.,
Facile Therapeutics, Inc.の共同創立者兼CEO

 

CDD Vault サブスクライバーのかなりの数が、in-vitroアッセイからの用量反応データの保存と分析にIC50値を使用しています。CDD Vault の自動計算拡張機能がpCI50値の計算をサポートした今、私はIC50のユーザーに代わりにpIC50の使用を検討するように説得したいと思いますし、なぜそれが(長期的に)あなたの生活をより快適にし、あなたをより素晴らしい人間にするのかを説明します。

私は2つの小さなバイオテクノロジー企業で生物学とインフォマティクスの両方を統括していたので、IC50値ではなくpIC50値を「強制的に」使用することができました。これからは昼食に虫を食べると言ったと思っていたでしょう。これはちょっとした上り坂の戦いで、学習曲線がありましたが、半年後にはみんな慣れて、その方が良いということに同意して、もう後戻りはしませんでした。そうそう、それはただ単に「正しいことをする」ということです。

そもそもIC50とは?

IC50測定は、ある薬物が特定の生物学的プロセスを50%阻害することができる濃度を示します。例えば、化合物Aが5 nMの濃度で特定の受容体へのリガンドの結合の50%を阻害することができる場合、IC50値は5 nMになります。密接に関連する概念は、生物学的プロセスを誘導するための薬物の力価であるEC50値である。

では、pIC50とは何でしょうか?それは単純にIC50値の負の対数をモル単位で表したものです。見てください。

  • μMのIC50は10-Mであり、pIC50=6.
  • nMのIC50は10-Mであり、pIC50=9.
  • nMのIC50は10-8Mであり、pIC50=8.
  • 100nMのIC50は10-7Mであり、これはpIC50=7.0である。
  • nMのIC50は3×10-Mであり、これも10-

パターンが見えるか?あなたは創薬の仕事をしていますね...高校で卒業式のシリンダーを叩いていた時からpHを使って仕事をしていましたね。研究室で働いていた時 この溶液の酸性度は 10 µM (10-5M) [H+]だと言いましたか?もちろんそんなことはありません。あなたは pH 5 の溶液について話しました。 そして、あなたはわざわざ頭の中で逆算しようとしませんでした...つまり、pH 値 7.5 を 30 nM [H+] に変換しようとしませんでした。それは、あなたがpHの観点から考えるように自分自身を訓練してきたからであり、水溶液の酸性度は対数関数であるという事実と同様に。 実験でのpH値は1から2から3までであり、10mMから20mMから30mM [H+]ではない。

IC50値(またはアゴニストを試験する場合はEC50値)については、まさにそのように考えるべきです。酵素や細胞の用量依存性の阻害(または活性化)は(化合物の濃度に関して)対数的な現象なので、このようにデータを見るのはより理にかなっています。また、大手製薬会社の論文を見ると、阻害をIC50ではなくpIC50として報告していることが多いことに気づくでしょう。

では、メルクがそのようにしているからといって、そのようにすべきなのでしょうか?いいえ、ではなぜそれが正しい方法のか(そしてメルクやGSKなどがそれを使う理由)を議論してみましょう。

線量反応曲線

投与応答データをクランチするとき、あなたは、試験化合物の濃度(最終的にはモル値)に対して応答(0-100%と言って、単純にしておきます)を適合させています。しかし、曲線フィットを実行している式(4パラメータ・ロジスティック関数、別名シグモイド関数)を注意深く見ると、計算されているのは応答対化合物濃度の対数 です。

丘の方程式

ここで y は化合物濃度x で測定した応答です。上は阻害剤がない場合の応答(最大漸近値)で、下は酵素(または細胞)が完全に阻害された場合の応答(最小漸近値)です。そしてもちろん、IC50は変曲点(上と下の中間点)であり、解いている値です。

つまり、曲線フィットは実際にはIC50ではなくlogIC50を解いています。フィットからの誤差を知りたければ、IC50を対称的に囲む標準誤差(SEM)を得ることができます。しかし、pIC50の値をIC50に変え始めると、その誤差は非対称になり、意味がありません。

IC50を取得するためには、さかのぼってアンチログをしなければなりません。そしてこれは最近ではパソコンやエクセルがあれば簡単にできます。だから「みんなやっている」のです。しかし、その「簡単なステップ」を踏むことで、多くの損失を被ることになります。何のメリットがあるのか?これで人生がどう変わるのか?

手始めに、データの提示と重要な数値について考えてみましょう(重要な数値には注目していますよね?弱い化合物から強い化合物までのIC50値を提示することを考えてみましょう。あなたの表はおそらく次のようになります。

IC50表

広範囲の効力を持つ化合物のデータを同じ表で確認するのは困難です。ほとんどのテキストエディタやワードプロセッサでは、小数点を中心に数字を並べるのは非常に困難です(最も読みやすくするためにそうすべきです)。また、有効数字を並べるのにも一辺倒です。プロではありません。

ここに同じデータがありますが、表にはpIC50の値が表示されています。

pIC50_CDD_Vault

見てください、こんなにきれいになっています。小数点を中心に余計な手間をかけずに並べられていて、有効数字の数もすべて同じです。そして何よりも重要なのは、相対的な力の強さがよくわかることだ。あなたはプロジェクトチームの会議でどちらを提示しますか?

次に化合物IとJを見てみましょう。 直線的なIC50sによって、マインドは「2倍の効力を持つ」ということになります。しかし、pIC50sを見てください。差はそれほど大きくありません...その通りです。IC50は対数関数ですから...差は対数差で考える必要があります。

もう一つの重要な利点は、化合物の力価の平均値を取得し始めようとするときに達成されます。IC50 値を平均化する適切な方法は、算術平均ではなく、IC50 値の幾何学的平均を取ることです。n 個の値の算術平均は、n 個の値の合計を n で割ったものであることを思い出してください。対照的に、幾何学的平均は、n 個の値のを決定し、その積の n-根を取ることによって計算できます。つまり、3つの値が4、5、6μMであれば、幾何平均は次のようになります。

幾何平均

算術平均値(もちろん5μMです)とは違うことに注意してください。しかし、pIC50sを使えば、IC50値の幾何平均を簡単に計算することができます。なぜなら、幾何平均はIC50値のログの算術平均でもあるからです。

投与反応曲線のために化合物の濃度を選択する際には、この対数的な考え方を念頭に置いてください。一般的な傾向は、5の要因で動作することです:1 nM、5 nM、10 nM、等。しかし、あなたが今プロであり、ログの土地で働いているので、約 3 の要因で働いているより良いオフは、ほぼ半分のログです。つまり、1 nM、3 nM、10 nM などです。これは、あなたの対数用量応答曲線のより良い間隔を与えます。下の図を参照してください。これは、in vivo試験に効果的に変換する練習である:1、5および10mg/kgではなく、1、3および10mg/kgでより良いスプレッドを得ることができます。

例として、以下のプロットを見てください。これは、下=0、上=100、IC50=100、ヒル勾配=1のIC50式にデータを当てはめた理論的なプロットです。左のプロットでは、化合物の濃度が直線的に選択されています(1、5、10、50など)。対照的に、左のプロットでは、ポイントが対数的に選択されています(1、3、10、30など)。右側のプロットでは点が等間隔に配置されているのに対し、左側のスライドでは点が密集していることに注目してください。線量反応曲線を作成する目的は、できるだけ多くの「線量空間」をサンプリングすることなので、対数間隔で線量をベースにすると、より良いサンプリングが得られます。どちらがより良い実験計画を示していますか?どちらのプロットが結果の信頼性が高いですか?プロジェクトのレビューでどちらを見せたいですか?

IC50プロット

 

pIC50のビデオを見る IC50ではなくpIC50を使うと人生が変わる理由

 

まだ納得できませんか?IC50をpIC50に置き換えることで用量反応が改善される5つの具体的な理由は以下の通りです。

IC50からpIC50に切り替えると、データや実験計画についての考え方が変わります。これにより、力価データについて対数的に考えるようになり、算術的な尺度を考えるのをやめることができるようになります。基本的に用量依存性の阻害は対数的な現象なので、そのように考える方が理にかなっています。

 

1. pIC50は、インビトロアッセイのデータを対数的に見ることを奨励します。

IC50値をプロットするときのことを考えてみてください。曲線フィットのためにいくつかのシステムを使用していますが、これらのシステムはすべてIC50式を使用します。しかし、もしあなたがカバーの下に潜り込んで、実際にフィットしている式を見てみると、実際には薬物濃度の対数がIC50値の対数を決定するために使用されていることがわかるでしょう。ソフトウェアはあなたのためにIC50を報告するかもしれませんが、それはログIC50からそれを変換しています。

IC50ではなくpIC50を使って電子実験ノートのデータを見ていると、マイクロモルからナノモルの阻害剤への移行がよりスムーズになり、力価値の間隔がより関係してくるという考えです。

 

2.pIC50を使用することで、体外測定データを読みやすい形で提示することができます。

pIC50を使用すると、マイクロモルとナノモルの両方の電位をカバーするために、2つの有効数字を使用することができます。ドットの前に1桁、ドットの後に1桁、それだけです。

何がそんなに素晴らしいのでしょうか?これで聴衆はSARに集中でき、IC50値を理解しようとして精神的な体操をするのをやめることができます。

 

3. pIC50を使用すると、インビトロアッセイデータを簡単かつ直感的に平均化することができます。

今日は分析日和が悪かったとしよう。以下の3つのレプリケートで同じIC50を測定したとします。1 mM、10 mM、5 mM。算術平均を計算すると、3.5 mM の平均 IC50 が得られますが、これは正しくありません。IC50データを平均化する正しい方法は、指数関数的な値を使っているので、幾何平均を使うことです。

しかし、pIC50を使えば幾何平均の計算をしなくても、すでに対数空間に入っているので、pIC50の値の算術平均を取ればいいのです。 

IC50上で幾何平均を行うことで難しい方法で行うこともできますし、pIC50の値の算術手段を使ってスマートで簡単な方法で行うこともできます。

 

4.pIC50と対数思考は、実験計画の立て方を改善します。

実験のために試験管を取り出し始める前に、pIC50を使用することが役立ちます。

例えば、一般的に1,000、500、100などのような半十年分の希釈曲線を設定していますか?対数式化合物濃度スケールにデータをプロットしたときに、データポイントが固まっていて、等間隔ではないことに気付きますか?それは、対数スケールの1と10の間に5が半々ではないからです。 

しかし、もしあなたが pIC50 を使用することを奨励するように対数的に考えているならば、1 と 10 の間の中間の数字は実際には約 3 であることに気づくでしょう。その後、1,000、300、100、30などの希釈を設定することができ、データポイントがきれいに落ち、曲線に沿って落ちるようにポイントの間隔を滑らかにすることができます。これは、濃度空間をサンプリングし、同じ量の作業からより信頼性の高いデータを得るためのより良い方法です。これはin vitro実験だけでなく、in vivo実験にも適用されます。

 

5.pIC50と対数思考は、データの信頼性を見る方法を改善します。

IC50測定の信頼性の報告は複雑です。標準誤差はよく知られていると思いますが、データの信頼性を見るためのもう一つの一般的ではありませんが、より有用な方法は95%信頼区間で、これは真の値がこの範囲内にあるという95%の確率を与えてくれます。

曲線フィットを行う最新のソフトウェアを使用すると、IC50の95%信頼区間は報告されますが、標準誤差は報告されないことに気づくでしょう。これは、算術値(IC50)の標準誤差が対数データでは意味をなさないからです。この誤った方法を使用すると、IC50の値が負の値になるなど、誤った結果が得られます。

IC50の負の値とは何か?答えは、そんなものはないので叫ぶべきです。これは、対数の値を算術空間で考え始めたときに発生するタイプのエラーです。

 

まとめとしては、対数の価値を考えて、pIC50(またはpEC50)の値を忖度することを検討してみてください。本当に...あなたの人生を変えることができます。

 


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