發布時間:2019/05/09作者:admin

新藥篩選劃時代的變革

在藥物發現過程中面對的主要挑戰是在成本可控范圍內,如何快速并且高質量地找到盡可能多的能夠與靶點蛋白相結合的活性化合物。為了解決這個問題,我們不斷完善并創新著篩選方法。例如在一些項目中我們通過使用高通量篩選來高效地發現Hits。但是由于化合物的容量、多樣性及質量的限制,只有極少數的公司能夠承受得起超過1百萬化合物的篩選。

傳統的篩選過程也常常對一些困難的靶點蛋白束手無策,例如蛋白-蛋白相互作用靶點。根據Globaldata數據收錄的IL17靶點近300個研發項目,目前該靶點上市藥物均為單抗,尚無小分子藥物。并且當前僅收錄7個小分子在研項目,其中5個小分子來自于DNA編碼化合物庫篩選。

DNA編碼化合物庫到底是個啥?

DNA編碼化合物庫篩選技術的出現解決了大量分子同時與靶點進行篩選的難題。

DNA編碼化合物庫與普通化合物庫不同之處在于每一個化合物都在分子水平連接有一段特異的DNA片段來記錄化合物結構相關信息。

目前,DNA編碼化合物庫作為新藥篩選的一種強有力的工具已經越來越被制藥公司及科研院所所重視。將活性靶點蛋白和DNA編碼化合物庫孵育,親和力強的化合物與蛋白結合;親和力弱或不結合的化合物被除去;由于化合物與DNA編碼信息一一對應,可以通過高通量測序技術得到高親和力化合物的結構信息;重新合成不帶DNA標簽的化合物后進行活性驗證及結構優化,得到苗頭化合物,大幅提高了新藥篩選的效率。于此同時,隨著DNA編碼化合物庫庫化合物數量的增加,其試用的靶點范圍也從相對較簡單的靶點覆蓋到包括蛋白-蛋白相互作用的靶點、表觀遺傳等相對較難的靶點。

DNA編碼化合物庫技術已然成為當下新藥篩選的熱點,目前全球能夠規?;瘜ν馓峁〥NA編碼化合物庫篩選服務的僅有三家公司。成都先導作為其中之一,也是中國第一家利用該技術進行新藥研發的公司,據其公開報道已經合成了逾60億DNA編碼化合物用于新藥篩選。

DEL技術在源源不斷產生著Hits

DNA 編碼化合物庫概念自1992年提出以來,已有大量的文獻報道了從DNA編碼化合物庫中篩選出的許多具有優異性質的化合物,其中公開報道的治療慢性阻塞性肺疾病的GSK2256294 已經完成了PhI(如下圖)。

本期我們就來盤點一下這么些年來從DNA編碼化合物庫中篩選的案例吧(僅列舉一部分靶點案例)。

GSK2256294

治療慢性阻塞性肺疾病

DNA編碼化合物庫篩選技術的能力幾何?

DNA編碼化合物庫篩選技術不僅可以從傳統較容易的靶點上篩選到苗頭化合物,對困難靶點也能有效進行篩選,如IL17靶點。經過查閱資料,通過幾個靶點篩選成果來展示DNA編碼化合物庫的巨大潛力。

Kinase Inhibitors

DNA編碼化合物庫篩選技術在激酶類靶點領域也取得了不錯的進展。例如,從DNA編碼化合物庫中篩選得到了一種糖原合成酶激酶的抑制劑(GSK-3;IC50=32 nM)及受體相互作用蛋白激酶3抑制劑(PIP3;IC50=0.3 nM),通過優化之后得到了較好的分子量及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

從磷酸酶靶點中篩選得到的抑制劑7和8都有極大的潛力,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+是許多酶作用的輔助因子,DNA編碼化合物庫也為這種蛋白提供了許多優秀的苗頭化合物。上圖化合物9是由GSK研發的一種對SIRT1、2、3有廣譜抑制的分子,IC50分別是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編碼化合物庫的分子類型種類豐富,如上圖是Maianti等人篩選得到的胰島素降解酶(IED)大環抑制劑。

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)

據報道,X-Chem在可溶性環氧化合物水解酶(sEH)上篩選得到一種具有類藥性的抑制劑,上圖化合物16(IC50=2 nM)。在相同的靶點上,GSK篩選得到一種帶有三嗪結構的抑制劑,經過優化得到具有更低的IC50及高配體效率(LE)的GSK2256294A,結構如上圖17。該化合物目前已經完成了臨床I期實驗。

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

在分支鏈氨基轉移酶(BCATm)及蛋白精氨酸脫亞胺酶4(PAD4)靶點上的篩選也是DNA編碼化合物庫技術應用的經典案例。不得不提及的是GSK121及GSK484,這兩個化合物都是PDA4抑制劑,其中GSK121是全球首個PAD4抑制劑。

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

Inhibitors of Protein?Protein Interactions

在傳統篩選技術較難篩選的靶點中,蛋白蛋白相互作用靶點(PPI)就是其中之一。如上文提及的IL-17靶點,全球在研的5個小分子中的四個大環化合物抑制劑(如上圖)的IC50從1.2nM~27nM。

Ensemble, Poster, 2012

上述所概括的篩選案例僅僅是整個DEL篩選的冰山一角,由于精力有限無法做到一一羅列,以至于還有許多靶點上篩選的經典案例無法展示出來,還望見諒。