新药筛选划时代的变革——DNA编码化合物库新药筛选技术 ​

2017-02-21 15:19 · hitgen

DNA编码化合物库筛选技术是苗头化合物发现及先导化合物确定的一项十分重要的技术。将DNA连接在小分子上便能如同超市中的二维码一样记录分子的结构信息,由于每一段DNA与小分子一一对应,因此能够允许使用混合物的形式进行筛选。它将传统的一个靶点对应一个化合物的筛选变成了几百万甚至上千万化合物同时与靶点的筛选,极大降低了时间和成本,提高了新药筛选效率。

        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编码化合物与靶点结合示意图

        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、表观遗传等相对较难的靶点。

        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。

        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,其中公开报道的进展最快的化合物GSK2982772正在进行II期临床研究,适应症为斑块状银屑病、类风湿性关节炎、溃疡性结肠炎。此外,已经完成炎性肠疾病的I期临床研究。

GSK2982772的结构如上图右

        除此以外,还有许多来自于DNA编码化合物库的化合物进展较好,如下图(罗列部分)。

DNA编码化合物库筛选出的化合物(部分)

        

        DNA编码化合物库筛选技术因其巨大的潜力,已成为一种强有力的新药筛选工具。全球范围了使用DNA编码化合物库进行新药研发的公司不在少数,能够规模化进行筛选的公司有GSK,X-Chem,nuevolution 、HitGen等,他们利用其手中的技术,编织了一个巨大的化合物空间。