一直以来,小分子新药开发都如同一个巨大的漏斗,前期庞大的化合物筛选,成为新药开发的起跑线。从靶标蛋白到苗头化合物(Hit)的高效发现,将有望大幅加速新药发现的进程。
目前药物发现的方法有hts vs fbdd sbds,DNA 编码化合物库(DNA Encoded compound Library,DEL)技术作为新颖、强大的苗头化合物发现引擎,可快速从几千万至数十亿分子中,遴选出结构新颖、具有潜在成药性的化合物,大大缩短药物研究周期,降低研发成本。
——苗头物发现的方法
DEL 技术基础与原理
1. DEL是什么?
DNA 编码化合物库(DNA Encoded Chemical Library,DEL)技术作为新颖、强大的苗头化合物发现引擎,可快速从几千万至数十亿分子中,遴选出结构新颖、具有潜在成药性的化合物,大大缩短药物研究周期,降低研发成本。
在 DEL 库中,每一个分子砌块(Building Block)都由一段已知唯一的 DNA 序列进行标记,通过 DNA 兼容反应和组合化学模式,历经数个循环即可获得上亿 DEL 分子。数十亿化合物可以混合在一管中筛选,最终通过高通量测序技术,解码 DEL 分子的专属 DNA 标签,快速获得针对靶点的苗头化合物信息。 DEL 库的构建和筛选
4. DEL 建库基石1—分子砌块
分子砌块是 DEL 库设计、合成的基础。基于 50000 余种高质量、结构多样的分子砌块, MCE 优中择优,剔除 DNA 嵌入剂、含 N-卤代、重金属等的“不良”化学结构,保留骨架独特、结构新颖、官能团多样、化学空间覆盖范围广的化合物。结合 MCE 自主开发的数百种 DNA 兼容性化学反应,最终构建出化学空间多样、结构新颖、包含数十亿化合物的 DEL 库。
DEL 库的构建
5. DEL 建库基石2—DNA兼容的化学反应
DNA兼容的化学反应(DNA-Compatible Chemistry) 是DEL库构建的核心技术壁垒,指在不损伤DNA结构的前提下高效连接分子砌块的化学反应。其特殊性在于需同时满足化学反应效率与DNA稳定性的严苛平衡。
DEL 库构建与筛选流程
相较于传统的高通量筛选,DEL 筛选可以一次性筛选数以亿计的化合物;大大节约靶蛋白的使用量;筛选周期大大缩短;筛选成本更加低廉。DEL 库的筛选策略基本流程是将 DEL 库与靶标进行孵育后,基于小分子-蛋白质的亲和结合作用力,经过不同的洗脱方式,除去非结合小分子,实现具有高亲和力的小分子配体的高倍富集,结合 PCR 扩增与下一代测序的技术,可根据小分子的 DNA 标签实现化合物信息的解码。
1. 典型 DEL 库构建示意图-三轮建库
2. DEL筛选流程示意图
亲和筛选,仅适用于可表达纯化的蛋白。
DNA 编码化合物的筛选策略:固相筛选
DEL 库筛选流程
a.蛋白固载与孵育:将待筛选的靶蛋白预先固载,随后将固载的蛋白质与 DEL 库孵育。
b.洗杂:洗去不与蛋白结合或结合力弱的 DEL 分子。
c.洗脱:将与蛋白结合的 DEL 分子洗脱,实现高亲和力小分子的富集。
d.PCR 扩增与蛋白结合 DEL 分子的 DNA 标签。
e.高通量测序与数据分析:对扩增后的 DNA 标签进行下一代测序,根据 DEL 小分子的 DNA 标签实现化合物信息的解码。
3. DEL数据分析
潜在命中分子的立方体图:
每个点代表一个DEL分子的富集情况,点越大,富集越好
坐标轴代表不同的BB,XYZ轴分别表示BB1 BB2 BB3
点的颜色代表BB3
4. 筛选案例: 靶向Protein A的DEL筛选
MCE DEL 筛选应用与案例
1. DEL 筛选最新案例分享1
系列1的分子X20404具备良好的药代动力学特征,在急性结核小鼠模型中证明有效。 Inna V. Krieger,etl. ACS Infectious Diseases 2024 10 (5), 1561-1575
2. DEL 筛选最新案例分享2
共晶结构验证该苗头分子通过共价结合到靶蛋白Bf1-1的Cys55上。
ACS Med. Chem. Lett. 2024, 15, 6, 791–797
3. DEL 筛选最新案例分享3
DEL筛选发现新型的白介素17A PPI抑制剂,通过进一步的先导化合物优化,得到一个最有希望成药的分子。 J. Med. Chem. 2024, 67, 6456−6494