发布时间:2019/05/09作者:admin

新药筛选划时代的变革

在药物发现过程中面对的主要挑战是在成本可控范围内,如何快速并且高质量地找到尽可能多的能够与靶点蛋白相结合的活性化合物。为了解决这个问题,我们不断完善并创新着筛选方法。例如在一些项目中我们通过使用高通量筛选来高效地发现Hits。但是由于化合物的容量、多样性及质量的限制,只有极少数的公司能够承受得起超过1百万化合物的筛选。

传统的筛选过程也常常对一些困难的靶点蛋白束手无策,例如蛋白-蛋白相互作用靶点。根据Globaldata数据收录的IL17靶点近300个研发项目,目前该靶点上市药物均为单抗,尚无小分子药物。并且当前仅收录7个小分子在研项目,其中5个小分子来自于DNA编码化合物库筛选。

DNA编码化合物库到底是个啥?

DNA编码化合物库筛选技术的出现解决了大量分子同时与靶点进行筛选的难题。

DNA编码化合物库与普通化合物库不同之处在于每一个化合物都在分子水平连接有一段特异的DNA片段来记录化合物结构相关信息。

目前,DNA编码化合物库作为新药筛选的一种强有力的工具已经越来越被制药公司及科研院所所重视。将活性靶点蛋白和DNA编码化合物库孵育,亲和力强的化合物与蛋白结合;亲和力弱或不结合的化合物被除去;由于化合物与DNA编码信息一一对应,可以通过高通量测序技术得到高亲和力化合物的结构信息;重新合成不带DNA标签的化合物后进行活性验证及结构优化,得到苗头化合物,大幅提高了新药筛选的效率。于此同时,随着DNA编码化合物库库化合物数量的增加,其试用的靶点范围也从相对较简单的靶点覆盖到包括蛋白-蛋白相互作用的靶点、表观等相对较难的靶点。

DNA编码化合物库技术已然成为当下新药筛选的热点,目前全球能够规模化对外提供DNA编码化合物库筛选服务的仅有三家公司。成都先导作为其中之一,也是中国第一家利用该技术进行新药研发的公司,据其公开报道已经合成了逾60亿DNA编码化合物用于新药筛选。

DEL技术在源源不断产生着Hits

DNA 编码化合物库概念自1992年提出以来,已有大量的文献报道了从DNA编码化合物库中筛选出的许多具有优异性质的化合物,其中公开报道的治疗慢性阻塞性肺疾病的GSK2256294 已经完成了PhI(如下图)。

本期我们就来盘点一下这么些年来从DNA编码化合物库中筛选的案例吧(仅列举一部分靶点案例)。

GSK2256294

治疗慢性阻塞性肺疾病

DNA编码化合物库筛选技术的能力几何?

DNA编码化合物库筛选技术不仅可以从传统较容易的靶点上筛选到苗头化合物,对困难靶点也能有效进行筛选,如IL17靶点。经过查阅资料,通过几个靶点筛选成果来展示DNA编码化合物库的巨大潜力。

Kinase Inhibitors

DNA编码化合物库筛选技术在激酶类靶点领域也取得了不错的进展。例如,从DNA编码化合物库中筛选得到了一种糖原合成酶激酶的抑制剂(GSK-3;IC50=32 nM)及受体相互作用蛋白激酶3抑制剂(PIP3;IC50=0.3 nM),通过优化之后得到了较好的分子量及ClogP。

Gentile, G. et al. 5-Aryl-4-carboxamide-1,3-oxazoles: potent and selective GSK-3 inhibitors. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2012, 22, 1989?1994.

Phosphatase Inhibitors

从磷酸酶靶点中筛选得到的抑制剂7和8都有极大的潜力,GSK2830871具有口服抗淋巴瘤活性。

Mandal, P. et al. RIP3 induces apoptosis independent of pronecrotic kinase activity. Mol. Cell 2014, 56, 481?495.

Wood, E. R. et al. The role of phosphodiesterase 12 (PDE12) as a negative regulator of the innate immune response and the discovery of antiviral inhibitors. J. Biol. Chem. 2015, 290, 19681?19696.

Inhibitors of NAD+-Binding Proteins

NAD+是许多酶作用的辅助因子,DNA编码化合物库也为这种蛋白提供了许多优秀的苗头化合物。上图化合物9是由GSK研发的一种对SIRT1、2、3有广谱抑制的分子,IC50分别是4nM、1nM、7nM。

Disch, J. S. et al. Discovery of thieno[3,2-d]pyrimidine-6-carboxamides as potent inhibitors of SIRT1, SIRT2, and SIRT3. J.Med. Chem. 2013, 56, 3666?3679.

Inhibitors of Proteases

DNA编码化合物库的分子类型种类丰富,如上图是Maianti等人筛选得到的胰岛素降解酶(IED)大环抑制剂。

Maianti, J. P. et al. Anti-diabetic activity of insulin-degrading enzyme inhibitors mediated by multiple hormones. Nature 2014, 511,94?98.

Inhibitors of Soluble Epoxide Hydrolase (sEH)

据报道,X-Chem在可溶性环氧化合物水解酶(sEH)上筛选得到一种具有类药性的抑制剂,上图化合物16(IC50=2 nM)。在相同的靶点上,GSK筛选得到一种带有三嗪结构的抑制剂,经过优化得到具有更低的IC50及高配体效率(LE)的GSK2256294A,结构如上图17。该化合物目前已经完成了临床I期实验。

Thalji, R. K. et al.Discovery of 1-(1,3,5-triazin-2-yl)piperidine-4-carboxamides as inhibitors of soluble epoxide hydrolase. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23, 3584?3588.

Callahan, J. F et al. In vitro and in vivo characterization of a novel soluble epoxide hydrolase inhibitor. Prostaglandins Other Lipid Mediators 2013, 104?105, 25?31.

Binders and Inhibitors of Diverse Protein Targets

在分支链氨基转移酶(BCATm)及蛋白精氨酸脱亚胺酶4(PAD4)靶点上的筛选也是DNA编码化合物库技术应用的经典案例。不得不提及的是GSK121及GSK484,这两个化合物都是PDA4抑制剂,其中GSK121是全球首个PAD4抑制剂。

Lewis et al. Nature Chemical Biology 11, 189–191 (2015)

Inhibitors of Protein?Protein Interactions

在传统筛选技术较难筛选的靶点中,蛋白蛋白相互作用靶点(PPI)就是其中之一。如上文提及的IL-17靶点,全球在研的5个小分子中的四个大环化合物抑制剂(如上图)的IC50从1.2nM~27nM。

Ensemble, Poster, 2012

上述所概括的筛选案例仅仅是整个DEL筛选的冰山一角,由于精力有限无法做到一一罗列,以至于还有许多靶点上筛选的经典案例无法展示出来,还望见谅。