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基于DNA编码分子库的药物筛选技术-先导化合物及靶点的筛选
DNA编码分子库药物筛选技术是对分子库中的每一个分子都在分子水平连接了一条独特的DNA片段进行标记(把DNA分子片段作为一种条形码与小分子连接),活性分子与靶点匹配后,通过之前标记的DNA片段识别出目标化合物,最终就可在大量的候选化合物中筛选出活性药物分子-先导化合物,用于后续的药物合成、验证与优化!
关于DNA编码分子库药物筛选技术的说明,从三个方面入手:
1、什么是DNA编码分子库,如何构建的?
2、什么是靶点(靶标、靶体、药物靶点等)?
3、如何进行新药苗头化合物(先导化合物)的筛选?如何进行靶点的筛选?
基于以上几点,我们接下来会逐步说明,从而向大家说明我们的业务内容。

 

一、DNA编码分子库(DNA Encoded chemical Library,DEL)的定制构建

 

分子库的定制构建我们也假定为3步,客户给出一个化合物作为骨架,合计有96*3个试剂(分为3组,同时每个试剂有96*3独立的DNA片段一一对应标记)分3批次与骨架分子发生反应,每批次96个试剂。

第一步,第一组的DNA标记过96个功能试剂与骨架化合物反应产生96个新的分子化合物

第二步,第一步的每个化合物再分成96份,分别与第二批次试剂反应,形成96*96个新的化合物,同时DNA标记端也相应的增长

第三步,第二步中的每个化合物再分成96份,分别与第三批次试剂反应同时DNA链对应增长,形成96*96*96个新的化合物,如果在此步中断,形成的分子库就是96*96*96个分子的库完成了(百万分子级别)。如有必要,或可再接下扩展第N步以上步骤。

由以上三步构建的分子库内的每个分子都是独立的分子结构与独立的DNA链条编码,通过DNA解码就可以分析出每个分子的结构并重新按顺序合成,得到先导化合物。以上为DNA编码分子库的基本概述。

公司现有的分子库有:
•~3,100万多肽/杂环分子库:三个结构单元,平均分子量~400;
•~3,000万大环多肽分子库:三个结构单元,平均分子量700~800;主要用于蛋白相互作用,胞外蛋白靶点的筛选;
•~3,000万动态成环分子库:三个结构单元,平均分子量700~800;主要用于活细胞,细胞裂解液等复杂生理环境下筛选;
•~80亿多肽/杂环分子库:四个结构单元,平均分子量500~600;
•其它数量较小的特殊分子库:动态碎片分子库、血凝素分子库等,用于特殊靶点和筛选的需要.

 

二、关于靶点的解释

 

定义:药物靶点是能够与特定药物特异性结合并产生治疗疾病作用或调节生理功能作用的生物大分子或生物分子结构;对物质的结构产生生物效应,在复杂调节过程或作为通路中具有主导作用;病理条件下对物质的表达、活性、结构或特性可以发生改变。目前人类已发现的靶点停滞在500个左右,新靶点发现和确认的周期动辄就是三五年。

通俗的理解,所谓活性靶体、靶点、靶标、药物靶点等等称谓,说的都是同一个意思,即药物作用的部位-人体中的起各种作用的蛋白质。

关于靶点的一些说法:

1、 “并不是每一种药都找到了其药物靶点。”很多药物到目前并没有发现相应的靶点,但却是很好的药。比如现在治疗糖尿病的药物,很多都是先发现作用,再找到靶点。
2、有些药物可能有一些靶点性,但有些药物没有靶点性。比如有些中药用了几千年也不知道靶点,却依然是药物,所以说药物不一定都有靶点。
3、是药物就一定有靶点。“这个靶点没有找到并不代表没有靶点,如果将靶点的外延扩大就可以找到靶点。”很多药找不到靶点,可能是由于它们是在无机盐等小分子上起作用的。

 

三、药物筛选(靶点筛选)

 

1、先导化合物筛选,DEL中的活性API分子(新药苗头化合物、先导化合物)与生物靶点结合孵育后,进行洗脱(除去分子库没有与靶点结合的分子),与靶点结合的的分子再除去靶点蛋白,然后PCR扩展进行DNA测序,分析DNA序列的编码,然后合成筛选出来的化合物,再进行生物活性评估便得苗头化合物筛选出来(一般会有多个),然后对筛选出来的活性分子进行优化和药理毒理等各项实验,最终做成药物。

2、靶点筛选

通过已经知晓药物作用的活性API来筛选靶点(目前主是中药靶点的筛选)

 

四、技术特点

 

  目前公司成功开发出了药物筛选万能模板专利技术、动态分子库专利技术和新型药物筛选技术,在DNA编码分子库筛选技术上具有极大的先进性,我们能更高效的提供灵活的分子库合成与筛选服务。

公司技术服务项目:

1、独有的DNA编码分子库药物筛选技术,我们拥有“万能模板”专利技术,动态分子库专利技术,新型药物筛选技术;

2、高品质的待选分子库,保证分子库中化合物100%表征,这个是同行类似技术中难以实现的;

3、可私人定制药物分子库,我们可以根据客户具体筛选要求,迅速构建不同靶点的分子库类型;

4、更为广泛的筛选靶点,我们不仅能筛选纯化后的蛋白质靶点,也可以对更有生物学意义的活体癌细胞、临床病理组织等体系进行药物筛选。

5、更为广泛的疾病类型,我们可以为任何类型的药物靶点提供筛选服务,而不限于某种类型的疾病,包括较为普遍的恶性肿瘤、耐药性传染病、神经退行性疾病、炎症心血管疾病在内的重大疾病。

6、中药靶标筛选,利用我们的DNA编码药物筛选技术,分析锁定中药活性成分的作用靶标;

技术优势:能保证较高的成功率,降低研发的成本,大幅缩短研发周期。 我司业已经完成血凝素(HA)三聚体的筛选,特拉唑嗪的筛选。

 

五、业务范围

 

  承接各类药物活性分子(蛋白质分子、中药活性成分)的筛选,靶点筛选、分子库的构建、可针对活体组织进行药物筛选。并按要示完全转让针对客户需求开发出来的目标需求(靶点活性分子筛选,分子库创建等服务),专利暂不转让出售。

技术背景:

  近年来DNA编码分子库在分子探针和药物研究中大放异彩;然而,当今几乎所有研究都集中在分子库合成方面,筛选方法在20余年中几乎未有任何改变:对固载蛋白质靶点通过物理洗脱进行筛选(a)。该方法存在很大的局限性,许多重要生物体系,如膜蛋白、蛋白复合体、活细胞、组织等均无法作为筛选靶标,成为一个亟待解决的问题。我们的研究在这一点上实现了突破,发展了一种新颖的分子库筛选方法,首次实现了对无修饰、非固载生物靶点的筛选。该方法摆脱了传统的物理洗脱,而创新性地让靶点蛋白对分子库中化合物进行自行选择,再通过酶切去除背景(b)。本方法为DNA编码分子库开拓了新途径,使之能被应用到原本无法涉及的生物体系中。
我们与同行相比,优势和特点主要有以下几个方面:
1、我们的分子库合成技术能够合成其他同行无法合成的分子库类型,如非多肽类天然产物、动态组合分子库等;
2、现在没有公司为客户的具体靶点设计分子库,而均是以现有的分子库进行筛选。而我们能够根据不同靶点来设计有针对性、“量体裁衣”式的分子库,将适合该靶点的“优势结构”引入到分子库中,使得筛选出的化合物能够迅速有效地进入下一步药物化学优化。
3、我们能够对更有生物学意义,与真实疾病更加相关的靶标,包括活体癌细胞、临床病理组织等体系进行药物筛选,以发现更加有可能成为临床药物的活性分子。例如,许多膜蛋白是癌症、自免疫疾病、抗病毒药物的重要靶点,但是膜蛋白却又是非常难以筛选的靶点。我们能够利用DNA编码分子库对活细胞表面的膜蛋白进行直接筛选。该技术当今具有世界范围内的独一无二性。

 

六、技术服务方式

 

1、合作模式之一
以DNA编码分子库对药物靶点的筛选服务。
(1)当客户有目标靶点并希望使用我们现有的DNA编码分子库进行筛选,以取得苗头化合物为目标时:
(2)依据具体靶点、客户具体筛选要求等技术细节确定总合同金额:
(3)决定筛选后所要挑选、合成、活性测定的化合物的数量;
(4)每个靶点将会筛选本公司绝大多数的分子库,筛选通常选择20-30种化合物进行合成和活性测试,但是这部分完全取决于客户的意见

2、里程碑安排(以下为一个典型实例,具体项目将根据客户具体要求进行协商):
(1).项目启动;
(2).里程碑1:完成筛选,DNA测序、数据分析,活性化合物的选择(所需时间一般为1-2个月);
(3).里程碑2:完成所选择化合物的合成,以及活性测定(所需时间一般为2个月);
(4).里程碑3:剩余的约30%将根据化合物活性测定结果分为3-4个平行里程碑(例如Kd或IC50值;所需时间一般为1个月)。

3、合作模式之二
“私人定制”聚焦DNA编码分子库的合成。
(1)当客户希望拥有自己的DNA编码分子库,或是希望依据某个靶点合成针对于该靶点的聚焦分子库时:
(2)首先对具体靶点,设计分子库的化学结构、规模(化学多样性)、分子库合成方法、分子库交付时间等与客户进行协商,因为它们是影响筛选成功、苗头化合物活性、后期药物化学优化难易程度、项目执行成本,持续时间等各个方面的关键因素。
(3)根据讨论结果,提出分子库合成和筛选计划,然后确定合同;
(4)项目执行的里程碑设置与上述类似,但由于定制分子库和聚焦分子库的特殊性,不同项目之间区别可能很大;
(5)可以包含,也建议设置特殊要求或特殊里程碑。例如,在第一轮筛选之后,基于所识别的构效关系,客户可以在第二轮筛选之前要求设计第二代更加聚焦的分子库,以提高筛选出的苗头化合物的质量。

4、合作模式之三
中药活性成分以及其他药物分子的靶标识别。
当客户已经拥有活性化合物、或是活性重要成分,但想要找出该活性化合物或是活性成分的靶标和作用机制时,我们将根据具体活性分子的化学结构,确定总合同金额:本部分将取决于化合物的具体结构、已知的构效关系、结构复杂性和修改的可行性。
里程碑安排(以下为一个典型实例,具体项目将根据客户具体要求进行协商):
(1)项目启动;
(2)里程碑1:完成靶点识别所需的分子探针合成(常规探针和基于DNA编码的DPAL分子探针)以及分子探针的活性验证;
(3)里程碑2:完成细胞中进行靶标识别(基于质谱分析提供候选蛋白质的清单);
(4)里程碑3:完成以及所识别靶标的初步验证(体外与靶点的亲和力、特异性、基于细胞的活性测定等);
(5)里程碑4:完成所识别靶标的全面验证(机制研究、信号通路的阐明)。

相关技术服务

基于利用拉曼光谱技术解决一致性评价中的制剂逆向分析工作

基于DNA编码分子库的药物筛选技术-先导化合物及靶点的筛选

固态制剂晶型筛选
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