目标:下一代药物发现的蛋白质组学的不确定性

最有希望的候选药物失败在某种程度上在开发的旅程,往往因为他们不像预期的那样工作。

尽管有重大努力改善这个过程的效率,近年来,仍然很难确切地知道如何在复杂的活细胞和生物药物分子的行为。没有这些信息,它可以挑战预测在管道的安全性和有效性。

多维视角的影响药物对蛋白质结构和功能可以帮助减少药物发现过程,建立自信的新候选药物及其作用机制在继续下一个更昂贵的发展阶段。

药物发现的关键问题

有许多重要的问题药品候选人在发现过程可能不会回答。

的药物在细胞环境中绑定到目标?绑定到其他目标吗?和这个不相干的绑定机制的行动,还是潜在的有害的

表型筛选药物发现方法可以确定一个候选人有很强的生理作用,但是确切的作用机制的药物依然鲜为人知。这使得很难预测药物的病人表现。

另一方面,理性药物设计方法越来越依赖于机器学习和人工智能(AI)——可以确定化合物结合他们的目标和提供亲密细节可能的结合位点和可能的作用机制。

然而,这种药物设计过程通常不能识别脱靶效应。药物通常与多个目标药物疗效和安全性的重要影响。

更精确的药物发现

有限的蛋白水解作用质谱(LiP-MS)是一个健壮的、可靠的方式来识别,整个蛋白质组和非目标绑定的影响,阐明作用机制,揭示潜在的毒性。下载这个程序使注意发现许多受益LiP-MS药物目标反褶积。

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深入描述领导候选人减少药物开发

全面的描述铅化合物和他们的目标是至关重要的对于识别最有可能成功的候选人在临床前的早期过程,提高成功率和减少与药物开发相关的时间和成本。

简单的生化技术使用纯化蛋白质如绑定化验可以帮助开发人员理解如果他们的药物分子与预定目标,但这不能提供精确的结合位点的信息。此外,纯化蛋白分析不能完全获取蛋白质的状态在一个复杂的细胞溶解产物,如转录后修饰、蛋白质-蛋白质之间的关系等等。

更详细的描述需要使用方法等x射线晶体学,低温电子显微镜(低温电子显微镜),或核磁共振(NMR)。

然而,这些技术往往是昂贵和复杂,主要依靠纯化蛋白质从本地环境,可能改变行为和交互。此外,这种方法不能提供信息是否药物在细胞与其他蛋白质结合,这可能会有重大的机械或毒性的影响。

有限的蛋白水解作用质谱(LiP-MS):下一个维度的药物发现

有限Proteolysis-Mass光谱法(LiP-MS)是一个独特的专利技术发明苏黎世联邦理工学院和由Biognosys参与公正的鉴定药物目标交互proteome-wide规模。

的 LiP-MS过程首先消化药物治疗和控制细胞提取物具有广谱和因地制宜蛋白酶。构象变化引起的药物结合改变蛋白酶可访问性,产生独特的集群的肽片段根据和药物是如何绑定的。

的肽片段然后通过质谱分析data-independent收购(DIA)方法产生独特的肽签名。机器学习软件分析这些数据提供一个公正的,最有可能的目标站点的排名列表和亲和力估计整个蛋白质组。

感谢这个无偏,whole-proteome方法,LiP-MS有可能检测和非目标绑定事件,以及确定精确的区域内蛋白质药物化合物结合的地方。这样不仅深入分析揭示了一种药物是否确实是绑定到预定目标,但也可以发现了解药物的作用机制和潜在的脱靶效应。

与其他技术,LiP-MS不需要任何修改,减少所需的时间和资源。此外,LiP-MS使用完整的细胞溶解产物,消除了需要净化或购买重组蛋白和露出一幅更为精确的复杂的细胞环境中正在发生的事情。

通过蛋白质组学识别已知的和新颖的药物靶点

在最近的一项研究中与阿斯利康和苏黎世理工学院合作,在癌症蛋白质组学mini-symposium AACR 2021,Biognosys LiP-MS用于确定两个良好的激酶抑制剂的目标:一个ATP-competitive CDK9抑制剂和selumetinib,非竞争性变构抑制剂。

在分析超过120000肽在每个实验中,发现了CDK9几个细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂表现出亲和力,而selumetinib绑定其直接目标MAP激酶1和2,。已知的这两种药物在每个激酶结合位点也成功了。

在进一步的研究中与变音符号治疗合作,提出了识别和优化会话AACR 2021,Biognosys证明LiP-MS可以用来描述小分子蛋白质相互作用的决议5 - 10氨基酸。

研究人员能够识别Ca2 +对钙调蛋白的结合位点和已知的抑制剂BCL6和BRD4。核磁共振,这些结果显示与HDX-MS好协议和x射线研究,确认LiP-MS技术的准确性。

LiP-MS是解锁的力量结构蛋白质组学药物发现

LiP-MS提供多维见解蛋白质功能和结构是无价的药物发现。技术带来了一个简单的和快速的方法验证候选人的绑定操作,减少开发过程提供有价值的数据和推进去/不方便的决定。

除此之外,LiP-MS未来有着巨大的潜力在药物发现和诊断中的应用,包括结构的鉴定生物标记蛋白质错误折叠或聚合等。

更广泛地说,LiP-MS揭示广泛的能力proteome-wide开门结构和功能信息正确原位系统生物学在分子水平上,证明了最近概念验证实验 大肠杆菌。

虽然完全理解药物分子的行为在现实生活中的系统往往是高度复杂的,需要多个正交技术,LiP-MS提供无偏proteome-wide结构数据的能力使得它每药物发现项目的重要组成部分。

关于作者:

Yuehan冯博士,是科学主任,研发应用,Biognosys。