DEL技術(shù)基礎(chǔ)與原理、合成與篩選（附MCE案例解析）

一直以來，小分子新藥開發(fā)都如同一個(gè)巨大的漏斗，前期龐大的化合物篩選，成為新藥開發(fā)的起跑線。從靶標(biāo)蛋白到苗頭化合物（Hit）的高效發(fā)現(xiàn)，將有望大幅加速新藥發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程。

目前藥物發(fā)現(xiàn)的方法有hts vs fbdd sbds，DNA 編碼化合物庫(kù)（DNA Encoded compound Library，DEL）技術(shù)作為新穎、強(qiáng)大的苗頭化合物發(fā)現(xiàn)引擎，可快速?gòu)膸浊�萬至數(shù)十億分子中，遴選出結(jié)構(gòu)新穎、具有潛在成藥性的化合物，大大縮短藥物研究周期，降低研發(fā)成本。

——苗頭物發(fā)現(xiàn)的方法

 
DEL 技術(shù)基礎(chǔ)與原理

1. DEL是什么？

DNA 編碼化合物庫(kù)（DNA Encoded Chemical Library，DEL）技術(shù)作為新穎、強(qiáng)大的苗頭化合物發(fā)現(xiàn)引擎，可快速?gòu)膸浊�萬至數(shù)十億分子中，遴選出結(jié)構(gòu)新穎、具有潛在成藥性的化合物，大大縮短藥物研究周期，降低研發(fā)成本。

在 DEL 庫(kù)中，每一個(gè)分子砌塊（Building Block）都由一段已知唯一的 DNA 序列進(jìn)行標(biāo)記，通過 DNA 兼容反應(yīng)和組合化學(xué)模式，歷經(jīng)數(shù)個(gè)循環(huán)即可獲得上億 DEL 分子。數(shù)十億化合物可以混合在一管中篩選，最終通過高通量測(cè)序技術(shù)，解碼 DEL 分子的專屬 DNA 標(biāo)簽，快速獲得針對(duì)靶點(diǎn)的苗頭化合物信息。
 
DEL 庫(kù)的構(gòu)建和篩選

2. DEL分子是什么?

DEL分子是DNA編碼化合物庫(kù)（DEL）中的基本單元，本質(zhì)是“小分子化合物+DNA條形碼”的共價(jià)綴合物。它利用DNA的信息存儲(chǔ)與擴(kuò)增能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量化合物的并行篩選與精準(zhǔn)解碼，徹底革新了藥物發(fā)現(xiàn)的早期篩選效率。

 
3. DEL 建庫(kù)和篩選的流程

 
4. DEL 建庫(kù)基石1—分子砌塊

分子砌塊是 DEL 庫(kù)設(shè)計(jì)、合成的基礎(chǔ)�；�于 50000 余種高質(zhì)量、結(jié)構(gòu)多樣的分子砌塊， MCE 優(yōu)中擇優(yōu)，剔除 DNA 嵌入劑、含 N-鹵代、重金屬等的“不良”化學(xué)結(jié)構(gòu)，保留骨架獨(dú)特、結(jié)構(gòu)新穎、官能團(tuán)多樣、化學(xué)空間覆蓋范圍廣的化合物。結(jié)合 MCE 自主開發(fā)的數(shù)百種 DNA 兼容性化學(xué)反應(yīng)，最終構(gòu)建出化學(xué)空間多樣、結(jié)構(gòu)新穎、包含數(shù)十億化合物的 DEL 庫(kù)。

DEL 庫(kù)的構(gòu)建

5. DEL 建庫(kù)基石2—DNA兼容的化學(xué)反應(yīng)

DNA兼容的化學(xué)反應(yīng)（DNA-Compatible Chemistry） 是DEL庫(kù)構(gòu)建的核心技術(shù)壁壘，指在不損傷DNA結(jié)構(gòu)的前提下高效連接分子砌塊的化學(xué)反應(yīng)。其特殊性在于需同時(shí)滿足化學(xué)反應(yīng)效率與DNA穩(wěn)定性的嚴(yán)苛平衡。

• 以一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)作為起始分子，通過DNA兼容的反應(yīng)，生成結(jié)構(gòu)更復(fù)雜更多樣的DNA連接分子。

• 該反應(yīng)使用Friedländer Condensation Reaction，可以獲得較高的收率。

 
DEL 庫(kù)構(gòu)建與篩選流程

相較于傳統(tǒng)的高通量篩選，DEL 篩選可以一次性篩選數(shù)以億計(jì)的化合物；大大節(jié)約靶蛋白的使用量；篩選周期大大縮短；篩選成本更加低廉。DEL 庫(kù)的篩選策略基本流程是將 DEL 庫(kù)與靶標(biāo)進(jìn)行孵育后，基于小分子-蛋白質(zhì)的親和結(jié)合作用力，經(jīng)過不同的洗脫方式，除去非結(jié)合小分子，實(shí)現(xiàn)具有高親和力的小分子配體的高倍富集，結(jié)合 PCR 擴(kuò)增與下一代測(cè)序的技術(shù)，可根據(jù)小分子的 DNA 標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)化合物信息的解碼。

1. 典型 DEL 庫(kù)構(gòu)建示意圖-三輪建庫(kù)

 
2. DEL篩選流程示意圖

親和篩選，僅適用于可表達(dá)純化的蛋白。

DNA 編碼化合物的篩選策略：固相篩選

DEL 庫(kù)篩選流程

a.蛋白固載與孵育：將待篩選的靶蛋白預(yù)先固載，隨后將固載的蛋白質(zhì)與 DEL 庫(kù)孵育。
b.洗雜：洗去不與蛋白結(jié)合或結(jié)合力弱的 DEL 分子。
c.洗脫：將與蛋白結(jié)合的 DEL 分子洗脫，實(shí)現(xiàn)高親和力小分子的富集。
d.PCR 擴(kuò)增與蛋白結(jié)合 DEL 分子的 DNA 標(biāo)簽。
e.高通量測(cè)序與數(shù)據(jù)分析：對(duì)擴(kuò)增后的 DNA 標(biāo)簽進(jìn)行下一代測(cè)序，根據(jù) DEL 小分子的 DNA 標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)化合物信息的解碼。

3. DEL數(shù)據(jù)分析

潛在命中分子的立方體圖：

• 每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)DEL分子的富集情況，點(diǎn)越大，富集越好
• 坐標(biāo)軸代表不同的BB，XYZ軸分別表示BB1 BB2 BB3
• 點(diǎn)的顏色代表BB3

4. 篩選案例：

靶向Protein A的DEL篩選

 
MCE DEL 服務(wù)優(yōu)勢(shì)與特色庫(kù)

1. MCE DEL 庫(kù)

• 無知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛
• 價(jià)格優(yōu)勢(shì)
• 數(shù)據(jù)龐大，商業(yè)機(jī)密，篩選后可提供排名前數(shù)十名化合物結(jié)構(gòu)信息。

2. MCE DEL 優(yōu)勢(shì)

優(yōu)勢(shì)1：DEL技術(shù)，低成本高效率（4W左右起，5-6周時(shí)間）
優(yōu)勢(shì)2：DEL 庫(kù)，Library更多，結(jié)構(gòu)多樣更好(DEL T Kit: 68 DEL libraries, 2 billion molecules)
優(yōu)勢(shì)3：DEL篩選應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，包括激酶、水解酶、蛋白酶、G蛋白偶聯(lián)受體、蛋白-蛋白相互作用和轉(zhuǎn)錄因子等幾十種靶點(diǎn)類型，理論上可以表達(dá)純化的蛋白，都可以嘗試做DEL篩選
優(yōu)勢(shì)4：DEL技術(shù)可以和其他的技術(shù)領(lǐng)域結(jié)合，利用DEL分子的連接位點(diǎn)，通過linker和其他功能分子連接以實(shí)現(xiàn)不同功能的研究，比如蛋白靶向嵌合體（Protac）,NanoBRET示蹤劑等
優(yōu)勢(shì)5：MCE可以提供一站式的服務(wù)，包括重組蛋白，OFF DNA合成，活性驗(yàn)證，先導(dǎo)化合物優(yōu)化等，同時(shí)也可以根據(jù)客戶的需求定制DEL化合物庫(kù)。

3. MCE特色DEL庫(kù)——環(huán)肽DEL庫(kù)

近二十年FDA批準(zhǔn)的多肽藥物中，約2/3為環(huán)肽結(jié)構(gòu)。

• One-Directional Synthesis and Two-Directional Synthesis
• DNA-compatible ring-closure reactions

4. MCE特色DEL庫(kù)——共價(jià)DEL庫(kù)

共價(jià)抑制劑在解決耐藥性問題方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，受到廣泛認(rèn)可。

• Triazine-Based Covalent DEL

5. MCE DEL庫(kù)定制服務(wù)

Benefit from our professional chemistry team, customized DELs is possible depending on your specific request of chemical structures:

• Customized DELs with BB from MCE or provided by our customers
• Linear DELs
• Covalent DELs
• Photo-cross-linking DELs
• Cyclic peptide DELs
• …

MCE DEL 篩選應(yīng)用與案例

1. DEL 篩選最新案例分享1

系列1的分子X20404具備良好的藥代動(dòng)力學(xué)特征，在急性結(jié)核小鼠模型中證明有效。
 

 
2. DEL 篩選最新案例分享2

共晶結(jié)構(gòu)驗(yàn)證該苗頭分子通過共價(jià)結(jié)合到靶蛋白Bf1-1的Cys55上。

ACS Med. Chem. Lett. 2024, 15, 6, 791–797 

 
3. DEL 篩選最新案例分享3

DEL篩選發(fā)現(xiàn)新型的白介素17A PPI抑制劑，通過進(jìn)一步的先導(dǎo)化合物優(yōu)化，得到一個(gè)最有希望成藥的分子。