突破天然氨基酸限制!RiDYMO®平台创新环肽设计 2个月内助力难成药靶点 β-catenin 获得活性分子

文摘   科学   2024-12-10 18:08   北京  




Wnt/β-catenin 通路是一种高度保守的信号通路,在广泛的生物功能中发挥着不可替代的作用,比如细胞增殖、分化、凋亡、迁移和组织稳态等【1-3】。Wnt/β‑catenin 通路的异常激活会导致细胞核内 β-catenin 的积累,与细胞核内的 TCF、BCL9 和 CBP/p300 相互作用,激活下游基因转录,这与多种肿瘤(如结直肠癌、肝癌、胃癌及乳腺癌等)的发生密切相关,其中结直肠癌中该信号通路基因突变高达80%以上【4-7】,多种 β-catenin 抑制剂也在动物实验上证明有很好的肿瘤抑制和肿瘤免疫激活效果【8-10】。然而,由于 β-catenin 的蛋白表面平坦,一直以来被称为“难成药靶点”。相比于小分子和线肽药物形式,环肽具有其独特的优势:因熵减少而进一步增强的亲和力、更强的蛋白酶水解抗性和更佳的透膜性,是潜在的更佳的药物形式。

然而,大多数环肽发现方法是以亲和力为指标进行高通量筛选,对靶点难以进行功能性实验筛选。且开发流程复杂、耗时,难以满足快速迭代的研发需求。

图1:药物发现中的最新肽类筛选技术

深势科技开发的 RiDYMO® 平台是一个基于 AI for Science 的高效 Hit 发现和优化平台,它融合了人工智能、物理算法和实验,为Hit发现和优化提供全面的端到端支持。平台收集了数百种天然氨基酸和非天然氨基酸分子切块,构建了超过1012的环肽分子库以及口服大环分子库。利用 RiDYMO®平台,能够快速完成环肽分子的高质量设计、筛选和迭代。

图2:RiDYMO®:基于 AI for Science 的高效 Hit 发现和优化平台

针对该靶点具体的研究方法与过程如下:

  • 靶标蛋白结构建模和优化:基于 RiDYMO® 平台对 β-catenin 蛋白结构进行优化,以获得更优的蛋白结合界面用于指导后续的分子发现。
  • 环肽分子设计:使用 RiDYMO® 平台构建的口服环肽库进行高通量筛选与设计,主要流程包括分子切块富集、环肽采样与富集、结合自由能计算,增强采样分子动力学复合物稳定性评估等。

图3:基于RiDYMO®平台的环肽筛选流程示意图

  • 环肽合成与测试:首批29个分子通过固相合成-液相环化获得,其中12个化合物展示出 IC50≤10 μM 的 PPI 抑制效率,阳性率超过40%。其中,代表性化合物24有效结合 β-catenin( SPR ),破坏 β-catenin/BCL9 相互作用( AlphaScreen ),抑制 Wnt/β-catenin 信号通路( Reporter )。

图4:29个环肽分子实验结果
深势科技药物发现部联席总裁王冬冬表示:“RiDYMO® 平台一直致力于挑战难成药靶点,解决难成药靶点的结构优化和生理条件下的动力学问题。同时,RiDYMO® 平台面向更广阔的化学空间,能够快速完成高质量化合物的设计、评估和实验测试。在这一极具潜力的体系中,RiDYMO® 平台在蛋白结构优化和透膜环肽分子的开发中发挥了重要作用。我们期待进一步推动口服环肽药物研发进程,为整个行业的创新和发展注入新的活力。”

关于 RiDYMO®  高质量 Hit 发现和优化平台

RiDYMO® 是深势科技基于AI for Science开发的高质量Hit发现和优化平台,依托自主研发的Hermite®计算药物设计软件,旨在通过创新的人工智能、物理算法和高通量实验,解锁难成药靶点的动力学机制,探索更广泛的小分子、大环分子及环肽分子的化学空间。该平台特别在口服大环分子设计方面拥有独特优势,结合平行化合成可快速交付创新的药物候选化合物。作为其核心算法之一的强化动力学(Reinforced Dynamics, RiD)【11】在分子模拟采样效率上实现了近百倍的提升,通过充分结合神经网络的高维表征能力,RiD能有效捕捉复杂生物大分子体系中的动态构象变化。RiDYMO® 已成功应用于多个项目,包括c-Myc、GPX4的小分子发现,以及环肽和 ADC 等其他形式的药物,充分展示了其在创新药物发现中的强大潜力。
更多信息欢迎访问:https://www.dp.tech/services/medicine

关于 Hermite® 药物设计软件

Hermite® 是深势科技打造的 AI for Science 加持的新一代药物计算设计平台,为临床前药物研发提供一站式计算解决方案,包含行业领先的自由能微扰计算工具 Uni-FEP、超高通量虚拟筛选工具 Uni-VSW 等核心模块,赋能蛋白结构预测、靶标确证、苗头化合物发现、先导物优化等多个环节。
Hermite® 提供了基于网页的交互式全新分子展示体验,能对项目、成员、数据进行细粒度管理,具有完备资质认证和多层级安全防护,支持在线使用和私有化部署。
Hermite® 平台深受客户信赖,已有超六成国内头部行业用户选择使用 Hermite® 平台,应用于超过50个药物管线项目中,客户累计开展 Hermite® Uni-FEP 计算任务超过20万次。
更多信息欢迎访问:https://www.dp.tech/product/hermite

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参考文献

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[2]Liu J, et al. Wnt/β-catenin signaling: function, biological mechanisms, and therapeutic opportunities. Signal Transduct Target Ther. 2022 Jan 3;7(1):3. 

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[7]Hashemi M, et al., Biological functions and molecular interactions of Wnt/β-catenin in breast cancer: Revisiting signaling networks. Int. J. Biol. Macromol. 2023 Mar 31:232:123377.

[8]Hwang et al., Direct Targeting of b-Catenin by a Small Molecule Stimulates Proteasomal Degradation and suppresses Oncogenic Wnt/β-Catenin Signaling. 2016, Cell Rep. 16, 28–36.

[9]Tanton et al., A novel β-catenin/BCL9 complex inhibitor blocks oncogenic Wnt signaling and disrupts cholesterol homeostasis in colorectal cancer. 2022, Sci. Adv. 8, eabm3108.

[10]Scuoppo C. et al., “ST316, a Clinical Peptide Antagonist of β-catenin, Induces Anti-Tumor Immune Responses by Multiple Mechanisms of Action.” AACR 2024.

[11]Wang D, et al. Efficient sampling of high-dimensional free energy landscapes using adaptive reinforced dynamics. 2022, Nat. Comp. Sci. 2, 20.

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