虛擬篩選
 >>Virtual Screening

虛擬篩選是一種用於藥物發現的計算技術,用於搜索小分子數據庫,以鑑定最可能結合藥物靶標(通常是蛋白質受體或酶)的那些結構。與傳統的實驗高通量篩選相比,虛擬篩選是一種更直接,更合理的藥物發現方法,並且具有低成本和有效篩選的優勢。虛擬篩選可用於先導化合物的研究。

在先導化合物的研究中,虛擬篩選技術通過選擇大型數據庫化合物進行篩選,為發現新型活性物質提供了一種快速而經濟的方法。此外,對於無法獲得常規高通量篩選資源的較小公司或者科研單位,此類方法對於選擇用於篩選的分子至關重要。高通量對接方法的改進和優化,提高了實驗數據的可靠性,篩選結果的命中率也得到了改善。實驗性HTS的典型命中率範圍為0.01%至0.14%,而預期虛擬篩選的命中率通常範圍為2%至40%。 

虛擬篩選.png

​基於分子對接的虛擬篩選

分子對接是一種基於標靶蛋白三維結構的藥物篩選方式。通過小分子化合物與標靶進行分子對接, 綜合分析得分及空間構象情況,包括靜電作用、氫鍵作用、疏水作用、凡得瓦力作用等性質,可以探索配體小分子與受體生物大分子具體作用方式和結合構型, 解釋化合物產生活性的原因,為合理地優化化合物結構提供指導;通過結合親合性計分函數,小分子化合物與靶蛋白的結合能力可以定量地得到評價, 為候選化合物的挑選提供依據, 篩選潛在活性化合物,為實驗提供參考。基於分子對接的小分子化合物的虛擬篩選是目前較有潛力的藥物開發工具, 由於分子對接過程對化合物結構並沒有限制,基於分子對接的虛擬篩選完全有可能獲得結構新穎的先導化合物。可以有效的節約時間和費用,這對於發展創新藥物無疑起到積極的推動作用。

二維分子數據庫

蛋白質/核酸結構

RCSB PDB庫

去鹽、質子化、生成異構體及能量最小化處理

質子化、賦予電荷、
支鏈修補、除除結晶水

同源分子模擬

複合物晶體結構

類藥五規則成藥性篩選

分析結構與功能

結合位點確認

集群分析

分子對接

根據分數值

結合模式分析

藥物構效關係

第一輪虛擬篩選 (初篩)

第二輪虛擬篩選 (精準度)

人工篩選

具備生物活性的初選化合物

分子對接成功案例

在本案例中我們根據客戶提供的腫瘤細胞高表達的靶標蛋白名稱,通過查找文獻,確定靶標蛋白的生物學信息, 選取PDB蛋白。通過分子對接技術來篩選潛在活性化合物,數據庫選取了chemdiv的新化合物庫以及targetmol的已知活性化合物庫共126萬的小分子, 都是可以購買到的實體化合物。採用DOCK 6 .7進行分子對接,分析並作圖。最終選取得分高的前200個小分子化合物, 並選擇了其中40個化合物進行後續癌細胞增殖抑制試驗,最終得到5個化合物的IC50值在10μM級。通過本次虛擬篩選服務, 我們從126萬個化合物中, 快速地篩選得到IC50在10μM級的先導化合物,將藥物篩選的陽性率提高到12%左右,大大縮短了藥物研發的周期,降低了成本。

基於藥效團的虛擬篩選

藥效團是一種基於小分子化合物的高效藥物篩選手段。通過分析一個或多個活性小分子的藥效特徵,推納概括出使得分子具有活性的重要藥效基團特徵。藥效團篩選的計算量較小,可以在分子對接前進行,對幾百萬或幾千萬的小分子數據庫進行藥效團篩選只需要很短時間。客戶只需要提供1個或多個活性分子,就可以建構公共藥效團進行篩選,搜索含相同特徵的小分子,並指導新活性分子的合成。一些分子模擬軟件還提供方法來預測匹配分子的生物活性,如基於藥效團的QSAR模型等。但是,基於藥效團模型的虛擬篩選通常獲得與構建模型所用的化合物結構性質類似的分子結構,在發展新穎骨架的先導化合物方面具有一定的侷限性。

虛擬篩選..png