新药研发中的划时代变革——DNA Encoded Library

小刚刚

人类和疾病的斗争已经进行了成千上万年，也还将无期限的持续下去。在这个没有硝烟的战场，药物化学家是维护人类健康、抵抗各类疾病的中流砥柱。但是，药物发现之路并不是一番坦途，药物化学家要面对很多难以想象的艰险挑战。发展新技术以及巧妙应用各种技术能够帮助药物化学家更有效率的克服困难，找到更多对抗疾病的理想药物。J. Med. Chem.编辑部挑选了2015-2016年有代表性的6篇文章[1]，DNA编码化合物库筛选技术位列其中，相信能给新药研发带来启发。

DNA编码化合物库筛选技术

受体相互作用蛋白1（RIP1）的激酶活性在肿瘤坏死因子（TNF）介导的炎症中起重要的启动作用。因此抑制RIP1的活性，有希望治疗多种炎症相关疾病。虽然已有些抑制剂报道，如5-7（图4），但效果和药代动力学表现都不理想。GSK的科学家Harris等人首先筛选了公司激酶项目中的化合物库，确定了一系列RIP1抑制剂，但都存在分子量大、亲脂性高、水溶性差的问题，还有脱靶的风险。扩大化合物库（200万化合物）发现苗头化合物8（GSK’963，图4），但啮齿类动物实验发现口服效果不好，前景不明。

为开发新颖的化学结构，Harris等人动用了自家的“核武器”——DNA编码的小分子化合物库，通过三元合成砌块（BB1、BB2和BB3，BB = Building Block）和均分与合并（split-and-pool）的组合化学策略，得到庞大的77亿容量的化合物库（见图5）。其中BB1对亲和力贡献不大，BB2和BB3组成的酰胺化合物成为苗头化合物，并最终发现了一系列的benzoxazepinone化合物作为RIP1抑制剂，它们同时具有高活性和高选择性，以及良好的口服药代动力学参数。

其中，化合物GSK’481在456种激酶中仅对RIP1激酶有效，表现出非常优秀的选择性，共晶结构显示除苄基插入到疏水口袋外，还存在酰胺键中的NH和ASP156残基的氢键作用，GSK’481有望成为临床候选药物。

虽然DNA编码化合物库技术筛选的药物还没有上市的产品，因此饱受多方质疑。据公开的信息显示，从DNA编码化合物库筛选出的治疗慢性阻塞性肺疾病的GSK2256294已经完成了临床I期，并且未公开的据称已经有2个完成了II期实验。

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，虽然从事该技术的科研单位以及公司很多，但是据统计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（X-chem， nuevolution 和HitGen， GSK不对外提供筛选服务，故不计算在内）。并且全球已经在DNA编码化合物库筛选领域有了长足的发展，在许多传统筛选技术较难筛选到小分子化合物的靶点上筛选到了抑制剂，如附件列举了其中一些靶点的筛选案例。

静水蓝心

好复杂

syhorchid

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