由于各种计算和实验新技术的出现,可操作的化学空间的规模正在激增。因此,新型分子物质现在触手可及,在早期药物发现中不能也不应该被忽视。巨大的、组合的、按需制造的化学空间具有很高的合成成功概率,其内容呈指数级增长,生成机器学习模型与合成预测齐头并进,DNA 编码库提供了发现命中结构的新方法。这些技术使得能够以更广泛和更深入的方式寻找新的化学物质,并且花费更少的精力和财政资源。
2000年Dr.Matthias Rarey发布 –“在超大型组合化学空间中的相似性搜索”方法以及工具开发,并与制药巨头-罗氏药业进行方法验证。
2008年辉瑞启动了 File enrichment (FE)计划以增加企业内部化合物库的质量,上图绿色LOGO均由BioSolveIT构建,搭建化学空间目的:
1:通过增加化学结构“多样性”与结构的“类药性”,提高 hits 和 leads 高概率。2:保证合成的有效性。由于化学空间是由构建块和化学反应组成,所以从化学空间中检索的化合物很容易溯源到原始的构建块和化学反应,保证了可合成性和效率。避免了无效化合物的设计和低产率化合物的合成从本提高了效率!降低损耗。
辉瑞2008年公布了化学空间在相似性检索和骨架跃迁中的有效性。– 药企进入化学空间“导航的时代”。2022 年Genentech 公布了化学空间在虚拟筛选中的有效性。- 药企进入化学空间“对接的时代”。
2022年Dr.Christian在Nature介绍了3D的化学空间检索方式,被其称之为化学空间对接,与Genentech合作应用这种方法从近十亿种市售化合物中鉴定 ROCK1 抑制剂。在购买的69种化合物中,有27种(40%)具有Ki值<10μM。
2022年与CrystalsFirst、Enamine和Chemspace的合作发表在JMC,从筛选、合成、生物测试到晶体解析验证只花了9个星期时间,其亲和力提高13500倍,其效率非常惊人,得益于化合空间的搭建检索到的化合物合成率在80%以上,它就像是“在蛋白中合成出有亲和力的药物”。
2024年5月BioSolveIT公司为实现“超大型虚拟筛选、化学空间对接”- HPSee全球上线。HPSee是高效执行虚拟筛查工作流程的平台。它能够在计算药物发现场景中轻松处理大型化合物集合,例如:对接到感兴趣的靶标结构。有了 HPSee,虚拟筛选变得人人可及。即使是计算初学者,也可以轻松的从 SeeSAR 的图形界面开始他们的任务,而无需任何复杂的设置操作。
SeeSAR日常实现5万分子构象的容纳。BioSolveIT团队不断优化与升级,刚上线的HPSee已经实现:计算及结果处理放置到集群中去,无需担心受限于5万,轻松完成基于结构的药物发现。“HPSee是高效执行虚拟筛选-工作流程平台”- 通过集群或者工作站部署完成后,用户通过自己桌面上的SeeSAR连接集群或者工作站,并提交筛选或化学空间对接任务。集群计算完成后,用户可以方便地访问结果以进行进一步下载与评估,无需复杂数据准备!
HPSee-应用场景IT部门:
药物研发是一个复杂且极具逻辑严谨的过程,这里面需要交叉部门的配合与协作。IT部门需要对云端,集群进行管理,确保数据安全,信息泄露等问题。HPSee帮助IT部门管理集群的运算任务。
CADD部门:
计算化学家需要对数据进行高效处理,包括不限于简化虚拟筛选过程,先导发现,建立QSAR模型,毒理模型,AI/ML模型,进一步评估分子。infiniSee中的超大型化学空间可以帮助计算化学家获取大量的高质量数据用于自己模型训练,HPSee能够简化虚拟筛选过程,其中化学空间对接能够帮助其进行先导发现。药物化学部门:
药物化学家的工作需要一枚种子HIT,对结构进行修饰验证的循环。infiniSee中FTrees,spacelight与spacemacs三种不同的检索引擎对应着骨架跃迁,类似物检索,精确子结构检索满足基于配体的药物设计策略,SeeSAR中的Docking和Inspirator模块满足了基于基于配体的药物设计策略。
化学空间对接(Chemical Space Docking)是BioSolveIT对超过数十亿种化合物的结构探索的回应。这种新颖的方法以卓越的效率和复杂性挖掘出最佳候选药物。用户可以在SeeSAR的界面上启动化学空间对接工作流程。HPSee 负责计算和准备结果。(化学空间对接也将在未来的两周内推出测试版本,可以申请成为测试者)
第一步:安装HPSee视频1.HPSee的安装部署
第二步:个人电脑链接HPSee,集群+SeeSAR进行虚拟筛选
视频2.个人电脑连接HPSee在当地SeeSAR使用集群进行虚拟筛选。
第三步:个人电脑链接HPSee,连接器+集群虚拟筛选
视频3.个人电脑连接HPSee通过浏览器上传分子使用集群进行虚拟筛选。
参考资料:https://doi.org/10.1016/j.sbi.2023.102578https://doi.org/10.1023/A:1011144622059https://doi.org/10.1038/s41467-022-33981-8https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.2c00813https://www.biosolveit.de/products/hpsee/https://www.biosolveit.de/products/chemical-space-docking/
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