虚拟筛选

在药物研发的早期阶段,通过生物学研究确定药物靶标之后,一个亟需回答的问题是:如何从靶标结构出发,发现或设计出一类小分子化合物与之结合从而改变其生物学活性?近几年,随着计算机辅助药物设计技术的快速发展,虚拟筛选成为了解决这个问题的重要技术手段。

虚拟筛选(Virtual Screening , VS)是指基于药物设计理论,借助计算机技术和计算化学软件,从大量化合物中挑选出一些苗头化合物,进行生物活性实验测试的一种方法,其目的是从几十个乃至百万个分子中筛选出新的先导化合物。

虚拟筛选分为基于受体和基于配体两类,康昱盛提供一整套完美的虚拟筛选解决方案,从小分子数据库准备、受体结构准备到多种手段的迭代筛选,再到ADMET性质评估、化合物多样性分析,到最后手动挑选潜在的活性化合物,进行下一步生物活性测试,每一步都采用了主流的计算化学方法,基于康昱盛MOE药物设计平台、StarDrop和Derek等ADMET分析工具,提高筛选命中率。


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虚拟筛选的一般流程


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虚拟筛选的主要技术手段


主要技术概述:

1. 小分子数据库准备:基于主流的小分子化合物数据库ZINC、SpecsEnamine、ChEMBL、BindingDB等,对化合物采用MOEWash模块进行准备;

2. 蛋白结构准备:对已知晶体结构的靶点,直接从RCSB PDB数据库下载;对靶点未知3D结构的,可采用同源模建技术模建蛋白结构;

3. MOE提供药效团、分子对接、QSAR等多种策略,对化合物库进行迭代筛选,基于分子对接的筛选还可以考虑刚性和柔性对接,具有多种打分函数进行评价;

4. ADMET性质评估:对完成初筛的化合物,可以基于StarDropDerek进行化合物成药性分析以及毒性评估,早期筛除可能导致研发失败的化合物;

5. Cluster分析和多样性分析:对最后各项属性均衡的潜在活性化合物,可以通过聚类和多样性分析,挑选母核(骨架)不同的苗头化合物,进行生物活性测试,避免重复的骨架导致资源浪费,提高后期改造的成功率。