BRPI0215858B1 - método para obter informações a respeito de uma área quimicamente ativa de uma molécula-alvo - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA A DESCOBERTA DE DROGAS. Método para obter informações a respeito de uma área quimicamente ativa de uma molécula-alvo, por exemplo, para descoberta de fármacos, compreendendo: prover um conjunto de padrões químicos substancialmente rígidos; reagir o dito alvo com uma pluralidade de padrões do dito conjunto de padrões; ensaiar uma ligação dos ditos padrões com o dito alvo para obter uma pluralidade de resultados de ensaios; e analisar os ditos resultados de ensaios para obter informações a respeito da dita área quimicamente ativa.

Description

Campo da invenção

[001] A invenção presente refere-se aos métodos de determinação de afinidade molecular para, por exemplo, usar na descoberta de novos fármacos.

Histórico da invenção

[002] Tipicamente, o desenvolvimento de um novo fármaco, desde a sua concepção até a prontidão para comercialização custa centenas de milhões de dólares e leva muitos anos. O processo de desenvolvimento começa com uma etapa de combinar uma molécula (um fármaco potencial) com um alvo, por exemplo, uma proteina num corpo humano ou num microorganismo. A combinação de uma molécula com um fármaco é conhecida como condutor de fármaco, porque conduz ao desenvolvimento de um fármaco. A molécula é então modificada para tornar-se mais ativa, mais seletiva e mais aceitável farmaceuticamente (por exemplo, menos tóxica, e administrada mais facilmente). As taxas de falhas nestes estágios são muito elevadas.

[003] Com o desenvolvimento de técnicas de triagem automatizadas e de quimica combinatória, desenvolveu-se um novo método para descoberta de fármacos. Neste novo método, testa-se quimicamente uma grande biblioteca de moléculas contra um alvo, usando-se a molécula tendo a melhor combinação como ponto de partida para encontrar um condutor e/ou como condutor. Algumas destas bibliotecas são construídas empiricamente, por exemplo, baseadas em moléculas disponíveis e/ou moléculas conhecidas para atuar como fármacos. Outras bibliotecas são construídas para ter uma faixa tão ampla quanto possível de moléculas diferentes. Outras bibliotecas são construídas tal que moléculas individuais tenham uma chance tão grande quanto possivel em combinar com um alvo. Em geral, selecionam-se moléculas que sejam mais diferentes quanto possivel e que sejam como fármacos (por exemplo, no tamanho, no comportamento quimico) tal que se for descoberta uma combinação ela poderá servir como condutor.

[004] Algumas referências a tais bibliotecas e/ou a outros métodos de descoberta incluem, Pickett S.D. e outros, J. Chem. Inf. Comput. Sei 36(6), páginas 1214-23 (1996) e Ferguson A.M. e outros, J. Biomol. Scr. 1(2), página 65 (1996), Bunin A.B. e outros, Proc. Natl. Acad. Sei. EUA 91, páginas 4708-12 (1994), Ellman J. e outros, Proc. Natl. Acad. Sei. EUA 94, páginas 2779-82 (1997) e Maly D.J. e outros, Proc. Natl. Acad. Sei. EUA 97(6), páginas 2419-24 (2000), cujas divulgações incorporam-se aqui por referência.

[005] É conhecido um outro tipo de triagem baseada em estrutura virtual. No método virtual, gera-se um modelo do alvo (por exemplo, por cristalografia de raios-X, por arranjo terciário estimado, por analogia). Em seguida, determina-se a afinidade de um número grande de moléculas calculando o comportamento de combinação de um modelo da molécula com o modelo do alvo. Devido ao estado relativamente primitivo de modelagem molecular e à falta resultante de disponibilidade de modelos, comumente, este método não é muito bem sucedido.

[006] Sunesis, Inc, em D.J. Maly e outros PNAS 97(6), páginas 2419-24(2000), cuja divulgação incorpora-se aqui por referência, sugere usar fragmentos grandes de moléculas como condutores depois ligar ao mesmo tempo tais condutores de combinação que se encontram em condutores maiores que são testados novamente para combinação. Os fragmentos são providos com ligadores pré-definidos, para ligá-los simultaneamente.

[007] O pedido de patente PCT/US99/06734 (WO 99/49314) cuja divulgação incorpora-se aqui por referência, descreve também um esquema de usar fragmentos, e depois ligar os fragmentos para prover condutores.

Sumário da invenção

[008] Um aspecto de algumas incorporações da invenção refere-se a um método para caracterização de alvo, no qual uma pluralidade de moléculas de mensuração, pequenas interagem com um alvo e o alvo é caracterizado com base numa análise das interações das moléculas de mensuração com o alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, não se usa nenhuma das moléculas de mensuração como condutor ou como fragmento de um condutor, nem se selecionam as moléculas para interação baseada em sua diversidade de fármaco-tipo. Preferivelmente, as moléculas de mensuração são selecionadas com base em sua capacidade esperada para medir várias dimensões químicas e/ou fisicas do alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, embora o número de moléculas de mensuração seja relativamente pequeno (por exemplo, <10J) , este número abrange o espaço de caracterização da molécula- alvo e pode bastar para prover uma caracterização relativamente completa do alvo. Em outras incorporações, necessita-se e/ou obtém-se somente uma caracterização parcial. Alternativamente ou adicionalmente, embora as moléculas de medição sejam selecionadas para razões abrangentes, elas podem ser usadas também como condutores ou como fragmentos de um condutor.

[009] Numa incorporação exemplar da invenção, um processo completo de descoberta de fármacos compreende: (a) selecionar um alvo; (b) selecionar, opcionalmente, um conjunto de moléculas de mensuração úteis para o alvo, ou usar uma biblioteca universal; (c) caracterizar o alvo usando o conjunto de moléculas de mensuração; (d) reconstruir um modelo farmacêutico do alvo, baseado na caracterização; e (e) usar o modelo para promover um processo de descoberta, por exemplo, selecionar, rejeitar, filtrar e/ou projetar um condutor de fármaco.

[010] Em algumas incorporações da invenção, uma molécula de mensuração tipica pode executar uma de várias mensurações, e um método de processamento, por exemplo, agrupamento, é usado opcionalmente para extrair as mensurações particulares feitas pelas moléculas.

[011] Numa incorporação exemplar da invenção, as moléculas de mensuração são um conjunto de padrões químicos, dos quais alguns, tipicamente um número pequeno, ligam-se ao alvo, tipicamente em um ou mais sitios ativos do alvo. A ligação de um padrão ao alvo pode ser determinada usando vários métodos de ensaio, incluindo substancialmente quaisquer daqueles conhecidos na técnica, por exemplo, detectando uma mudança no comportamento quimico ou biológico do alvo ou detectando uma redução no número de moléculas- padrão livres numa amostra. Num exemplo particular, um ensaio funcional para uma protease (por exemplo, de uma proteína de HIV) compreende ligar uma molécula fluorescente sobre uma proteina (ou outro peptideo). Permite-se que a protease interaja com o padrão, e espera-se que esta interação reduza ou aja contra (ou melhore) sua afinidade para a proteina, cuja mudança em afinidade pode ser determinada medindo as propriedades fluorescentes (por exemplo, polarização) da mistura de proteína e protease. Numa incorporação exemplar da invenção, seleciona-se cada padrão para ter uma afinidade com um ou mais arranjos geométricos particulares. Numa incorporação exemplar da invenção, a geometria total de uma área de alvo é reconstruída a partir da determinação de afinidade (e/ou de falta de afinidade) de uma pluralidade de padrões.

[012] Numa incorporação exemplar da invenção, cada um dos padrões é construído a partir de uma estrutura à qual se fixa uma pluralidade de componentes químicos particulares. Três de tais componentes definem um triângulo de componentes que inclui tanto a definição dos componentes nos vértices como a distância entre os vértices. Numa incorporação exemplar da invenção, as estruturas e componentes são selecionados tal que os triângulos sejam relativamente rigidos, entretanto, algum grau de liberdade no comprimento dos lados dos triângulos (distâncias entre componentes) pode ser desejável.

[013] Cada tal triângulo de componentes combina um arranjo espacial particular de três sitios de ligação que combinam com os componentes. Opcionalmente, a distância entre os componentes varia para padrões diferentes, a fim de prover uma faixa de triângulos com várias combinações desejadas de componentes e distâncias entre os componentes. Como será mostrado abaixo, não é proibitivamente grande uma biblioteca de padrões que inclua um conjunto abrangente de tais triângulos, tanto relativamente à distância como relativamente ao componente.

[014] Numa incorporação exemplar da invenção, a estrutura e/ou os componentes são selecionados para terem uma flexibilidade minima, a fim de que eles possam definir mais especificamente as características geométricas que eles combinam.

[015] Opcionalmente, as estruturas e/ou os componentes são selecionados para terem baixo peso molecular, a fim de melhorar a ligação de padrões e/ou alvos de baixa afinidade e prover possivelmente informações para tais casos.

[016] Numa incorporação exemplar da invenção, quando se selecionam padrões para uma biblioteca de mensuração, provê- se algum grau de sobreposição de triângulo de componentes. Por exemplo, pode-se prover um fator de sobreposição de repetição de 2 ou 3 (por exemplo, cada triângulo aparece em pelo menos 2 ou 3 padrões) . Isto é esperado para aumentar a probabilidade de encontrar um triângulo que ligue, especialmente em vista de problemas que possam ocorrer tais como discordâncias esféricas, desequilíbrios químicos e/ou solubilidade. Tipicamente, uma repetição exata do triângulo de componentes não é obtenível, assim usa-se um triângulo aproximadamente similar para prover a sobreposição. Em alguns casos, os triângulos são selecionados tal que para pelo menos alguns pares de componentes do alvo, um triângulo com uma distância menor entre os mesmos componentes e um triângulo com uma distância maior entre os mesmos componentes são ambos obteníveis para ligação. Isto provê um fator de sobreposição de não-repetição. Alternativamente para 2 ou 3, um fator de sobreposição menor ou maior, por exemplo, 4 ou 6, e/ou possivelmente um fator fracionário (por exemplo, uma sobreposição média), pode ser usado. A sobreposição pode ser uniforme na biblioteca, ou pode-se prover uma sobreposição maior para alguns triângulos e/ou moléculas, por exemplo, para moléculas onde haja uma probabilidade maior de discordância estérica devido à estrutura e/ou outros componentes, ou baseado em resultados experimentais que indiquem que determinados padrões e/ou triângulos sejam difíceis de ligar.

[017] Deve-se notar que se for requerido que uma molécula torça de modo a ligar-se, sua probabilidade de ligação é tipicamente menor. Assim, a sobreposição efetiva entre dois triângulos diferentes de dois padrões pode ser não uniforme e dependente na probabilidade de ligação total. Em geral, se uma probabilidade de descoberta de ligação num ensaio for insignificante, assumir-se-á que o padrão não se ligará. Isto ajuda definir a faixa de distorção que pode ser usada para definir cobertura e sobreposição. Em algumas incorporações da invenção, as moléculas são substancialmente rigidas, a fim de definir e limitar mais claramente o corte de grau de distorção.

[018] Um processo para descoberta de fármaco exemplar particular de acordo com uma incorporação exemplar da invenção é tal como segue: (a) Sintetizar uma biblioteca de moléculas pequenas projetada para abranger todos os possíveis farmacóforos de 3 pontos (todas as combinações de 3 componentes quimicos elementares e distâncias entre eles). Esta é uma biblioteca finita que pode incluir, por exemplo, -100.000 compostos. Esta é denominada uma USL (biblioteca de triagem universal), devido a sua natureza generalizada de capacidade (por exemplo, em algumas incorporações da invenção) a ser usada para mapear uma faixa ampla de alvos par os quais fármacos de moléculas pequenas são projetados; (b) Para qualquer alvo, proteger a USL contra o alvo, procurando por compostos fracamente ativos (afinidade de -100 pM) . Considerações teóricas e dados experimentais indicam que 100-1000 acertos devem ser esperados para qualquer alvo; (c) Analisar computacionalmente as moléculas ativas, procurando: (1) Farmacóforos de 3 pontos (3PP's) envolvidos na ligação dos impactos no alvo; (2) Reconstrução da topografia de sitio de ligação em termos de componentes químicos envolvidos em ligação. Gerar o farmacóforo completo (-10-20 pontos) do sitio de ligação; (d) Identificar computacionalmente moléculas que congratular um sub-conjunto suficientemente grande (6-8 pontos para ligação nanoMolar) do farmacóforo total. Opcionalmente, entendendo quais partes destas moléculas não estão envolvidas diretamente em ligação, projetá-las para satisfazer qualidades como fármaco pré- definidas (por exemplo, usando normas de Lipinski de 5); (e) usando conhecimento quimico bem estabelecido, escolher aquelas moléculas muitíssimo responsáveis para sintese e outras considerações (por exemplo, toxicidade) e sintetizar aquelas possíveis como candidatas a fármacos; (f) Testes e interações.

[019] Um aspecto de algumas incorporações da invenção dizem respeito a estimar um arranjo de sitios de ligação numa molécula-alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, determina-se a ligação de uma pluralidade de moléculas pequenas a um alvo, por exemplo, usando métodos de ensaio. Numa incorporação exemplar da invenção, as moléculas pequenas são selecionadas para gerar ou serem cada uma modelada como um conjunto de sub-estruturas geométricas que podem, em sua totalidade, ligar-se ao alvo. Num exemplo, a sub-estrutura geométrica pode ser de três componentes arranjados num triângulo. Numa incorporação exemplar da invenção, os resultados de ensaio são analisados para determinar quais das muitas sub-estruturas geométricas nas moléculas pequenas, realmente ligam-se à molécula-alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se um método de agrupamento para determinar quais sub-estruturas geométricas ligam-se, agrupando entre si moléculas que se ligam e que tenham sub- estruturas geométricas semelhantes. A saida do método de agrupamento pode ser uma lista de todas as sub-estruturas provavelmente ligantes. Opcionalmente, as sub-estruturas usadas para analisar e para projetar os padrões são triangulares.

[020] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se um método baseado em escore para converter uma lista de sub- estruturas geométricas (por exemplo, triângulos) em estrutura geométrica completa: (a) gerando estruturas possíveis a partir da lista de sub-estruturas; (b) associando um escore de "correção" com cada estrutura; e (c) selecionar entre estruturas baseado em seu escore.

[021] Numa incorporação exemplar da invenção, o escore representa a probabilidade de duas sub-estruturas compartilhando uma porção na estrutura e, opcionalmente, provê-se um escore mais elevado para uma estrutura na qual uma porção é compartilhada, como aquela representando uma estrutura mais coesiva. Alternativamente ou adicionalmente, o escore representa a probabilidade de dois componentes diferentes ligarem-se no mesmo local de ligação, e, opcionalmente, um escore mais elevado provido se mais componentes compartilharem um mesmo sitio de ligação, quando isto representar uma redução de pontos de farmacóforos ao mínimo requerido. Outras normas heurísticas também podem ser usadas.

[022] Numa incorporação exemplar da invenção, o conjunto de todos modelos potenciais não é efetivamente construído. Em vez disso faz-se uma pesquisa do espaço de modelos e constroem-se (e/ou rejeitam-se) os modelos baseados para este caso nas sub-estruturas determinadas.

[023] Numa incorporação alternativa da invenção, usa-se um método de agrupamento, compreendendo, por exemplo: (a) gerar (todas) estruturas possíveis a partir dos triângulos encontrados, usando opcionalmente normas de construção particulares; (b) encontrar as sub-estruturas grandes muitíssimo comuns que sejam compartilhadas por estruturas múltiplas; e (c) selecionar uma sub-estrutura comum particular, usando opcionalmente um método de pontuação, tal como tamanho de agrupamento, tamanho de aresta e limite de tamanho de agrupamento, selecionando possivelmente uma sub- estrutura muitíssimo comum de todas aquelas que passem um determinado limite. Em alguns casos, prover-se-á mais que uma sub-estrutura resultante final.

[024] Deve-se notar que um farmacóforo pode não ser uma entidade estritamente definida e de tamanho limitado, por exemplo, um ponto que esteja tecnicamente do lado de fora da área ativa, pode agir como um farmacóforo se um fármaco de molécula pequena ligando-se naquele ponto incluir uma cauda que impeça a área ativa de interagir com o substrato. Entretanto, freqüentemente a "relevância" de uma área de ligação diminuirá quando a área estiver ainda distante de uma área ativa, de uma área de controle e/ou de uma área de mudança de conformidade. Além disso, freqüentemente a afinidade de ligação de uma proteina é significativamente menor distante de tais áreas.

[025] Numa incorporação exemplar da invenção, as estruturas para agrupamento são geradas da seguinte maneira: (a) seleciona-se um triângulo como uma sub-estrutura básica; (b) adiciona-se um ponto à sub-estrutura básica, se houver dois triângulos que, juntamente com um triângulo na sub- estrutura, definirem um tetraedro; e (c) repete-se (b) até que não haja mais nenhum triângulo sem ter sido usado para adicionar.

[026] Um aspecto de algumas incorporações da invenção referem-se a descoberta de uma ou mais moléculas (por exemplo, um condutor de fármaco) que se espera combinar-se com um alvo, a partir de uma pluralidade de mensurações quimicas e/ou geométricas da área de alvo. Opcionalmente usam-se as mensurações para gerar um modelo de reconstrução do alvo, contra o qual podem ser aplicados vários métodos de processamento, por exemplo, usando hardware ou software de computador apropriado. Numa incorporação exemplar da invenção, provêm-se as mensurações interagindo o alvo com uma pluralidade de moléculas-padrão e determinando-se o grau de ligação das moléculas-alvo com o alvo. Por exemplo, determina-se um conjunto de geometrias triangulares por combinações de padrões e correlaciona-se para recriar um modelo tridimensional da área-alvo.

[027] Opcionalmente, compara-se a área-alvo com estruturas de fármacos ou materiais semelhantes a fármacos conhecidos, por exemplo, uma biblioteca de condutores de fármacos. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se a geometria da área-alvo para selecionar um candidato muitíssimo provável de uma pluralidade relativamente pequena de materiais. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se a combinação durante o processo de desenvolvimento de fármaco, para selecionar ou rejeitar modificações de condutores de fármacos, que se combinam ou não com a geometria de área- alvo .

[028] Num exemplo particular, se alguém quiser satisfazer as normas de Lipinski adicionando ou subtraindo doadores/receptores de ligação de H, sabendo que os mesmos são importantes para ligar indicaria que os mesmos não devem ser removidos, e conhecendo quais partes da molécula não são importantes indicaria onde as adições poderão ser feitas sem prejudicar a ligação.

[029] Um aspecto de algumas incorporações da invenção refere-se a uma biblioteca de padrões para medir um alvo bioquímico. Numa incorporação exemplar da invenção, a biblioteca compreende um grande número de moléculas construídas fixando componentes num número relativamente pequeno de estruturas. Numa incorporação exemplar da invenção, os componentes são selecionados por possuírem um peso molecular tão baixo quanto possível. Alternativamente ou adicionalmente, a biblioteca é projetada para cobrir, de uma maneira desejada, um conjunto de sub-estruturas geométricas definidas de modo paramétrico. Provavelmente, as sub- estruturas geométricas são triângulos, com componentes diferentes nos seus vértices. Num exemplo, cobre-se uniformemente a faixa de dimensões de triângulos diferentes.

[030] Numa incorporação exemplar da invenção, a biblioteca é selecionada para prover as mesmas sub-estruturas geométricas (sobreposição) baseadas nas várias estruturas e/ou nas várias moléculas, por exemplo, cada estrutura sendo provida duas ou três vezes. Opcionalmente, a sobreposição é projetada para levar em conta discordâncias estéricas e/ou quimicas diferentes de estruturas e/ou padrões diferentes.

[031] Numa incorporação exemplar da invenção, as estruturas usadas incluem pelo menos duas, pelo menos cinco, pelo menos sete, pelo menos 10 ou qualquer número intermediário ou maior, tal como pelo menos todas das estruturas seguintes: monocarbônicas, pirrol, quinolina, pirazino-quinazolina, isoindolo-indol, isoindolo-indol com um componente de oxigênio ligado, indolo[2,3-b]quinolina, pirrolizina, 2,2'-bipirrolona, indolizina, tiofeno, 1H- pirrol, furano, benzeno, piridina, pirimidina, pirazina, 6H- tieno[2,3-b]pirrol, 1, 6-diidro-pirrolo[2,3-b]pirrol, 1H- indol, tieno[2,3-d]pirimidina, 6,7-diidro-pirazolo [ 1,5- a]pirimidina, quinolina, isoquinolina, quinoxalina, 3,4- diidro-benzo[e][1,4]diazepin-5-ona, 3,8-diidro-4H- pirrolo[2,3-e][1,4]diazepin-5-ona, 3,4-diidro-tieno[2,3- e][1,4]diazepin-5-ona, 3,6-diidro-4H-pirrolo[3,2- e][1,4]diazepin-5-ona, 5H,llH-dibenzo[b,f][1,5]diazocino- 6,12-diona, 1,4-diidro-lOH-1,4,10-triaza- benzo[a]ciclopenta[e]ciclocteno-5,ll-diona, 4H,10H-l-tia- 4,10-diaza-benzo[a]ciclopenta[e]ciclocteno-5,11-diona, dipirrolo[1,2-c; 2' , 1' -e]imidazol-5-ona,1,4,7,9-tetraidro- 1,4,6,9-tetraaza-dicilopenta[a,e]ciclocteno-5,10-diona, 4,7,9-triidro-l-tia-4,6,9-triaza-dicilopenta[a,e]ciclocteno- 5,10-diona, 2,4,9-triidro-llambda*4*,6-ditia-4,9-diaza- diciclopenta[a,e]ciclocteno-5,10-diona, 6,9-diidro-5H-l-tia- 5,8,9-triaza-ciclopenta[a]azulen-4-ona, 3,10-diidro-4H- [1,4]diazepino[5,6-b]indol-5-ona, 3,6-diidro-4H- [l,4]diazepino[6,5-b]indol-5-ona, 7,8-diidro-lH-l,7,10- triaza-ciclo-hepta[e]inden-6-ona, 8,9-diidro-3H-3,6,9-triaza- ciclo-hepta[e]inden-10-ona, 7,8-diidro-lH-l,5,8-triaza-ciclo- hepta[f]inden-9-ona, 8,9-diidro-5,6,9,11-tetraaza-ciclo- hepta[b]naftaleno-10-ona, 3,4-diidro-[l,4]diazepino[5,6- b]quinolin-5-ona, 8,9-diidro-4,8,11-triaza-ciclo- hepta [a]naftaleno-7-ona, 11H-10,11-diaza-benzo[b]flúor, α- hidroxiácidos, a-aminoácidos, "cohels", biciclo[2.2.2]octano, 2-metileno-2,3-diidro-benzo[l,4]dioxina, 6,7-diidro-2H- pirazina[1,2-a]piramidina, 9H-fluoreno, 1,4-diaza- biciclo [ 2.2.2]octano, 1-aza-biciclo[2.2.2]octano, pirido[2,3- d]pirimidina, 5-metileno-1,5-diidro-pirrol-2-ona, benzo[4,5]imidazo[1,2-a]pirimidina, 1,4-diidro- benzo[4,5]imidazo[1,2-a]pirimidina, 4,10-diidro-l,4a,10- triaza-fenantren-9-ona, 1,5-diidro-imidazo[1,2-a]pirimidin-2- ona, 1,2,3,5-tetraidro-imidazo[1,2-a]pirimidina, tiazolo[3,2- a]tieno[2,3-d]pirimidin-5-ona, 1,9-ditia-4a,10-diaza- ciclopenta[b]fluoren-4-ona, 5,6-diidro-l-tia-5,7,8,9a- tetraaza-ciclopenta[e]azulen-4-ona, 6,10-diidro-5H-l-tia- 5,7,10a,-triaza-benzo[e]azulen-4-ona, 4,5-diidro-3-tia- 4,5a,10-triaza-ciclopenta[a]flúor, 8H-l-tia- ciclopenta[a]indeno, 3-tia-4,5a,1O-triaza-ciclopenta[a]flúor, 6,7,9,ll-tetraidro-10-tia-β,9-diaza-indeno[1,2-a]azuleno-5,8- diona, 2,3,6,7,12a-hexaidropirazino[1',2' :1,6]pirido[3,4-b]- indolo-1,4-diona, 5,10-diidro-4H-2,3a,10-triaza- ciclopenta[a]flúor, 5H-pirido[4,3-b]indol, 11H- indolizino[1,2-b]quinolin-9-ona, 1,2-diidro-2,4a,9-triaza- antraceno-3,10-diona, 6H-isoindolo[2,1-a]indol, 1,5-diidro- benzo[b][1,4]diazepin-2-ona, 5,10-diidro- dibenzo[b,e][1,4]diazepin-11-ona, 5,11-diidro- benzo[e]pirido[3,2-b][1,4]diazepin-6-ona, 4,9-diidro-3-tia- 4,9-diaza-benzo[f]azulen-10-ona, benzo[gjquinoxalina, pirazino[2,3-b]quinoxalina, pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona, l-tia-4a,9-diaza-ciclopenta[b]naftaleno-4-ona, 2-metileno-4H- benzo[l,4] tiazin-3-ona.

[032] Em geral, quanto maior for o número de estruturas, mais fácil será encontrar tamanhos corretos de padrões e também lidar com uma faixa mais ampla de condições de discordância esférica e/ou quimicas diferentes. Por outro lado, número menor de estruturas, promove uniformidade de comportamento quimico e de métodos de sintese.

[033] Numa incorporação exemplar da invenção, os componentes usados incluem, pelo menos 2, pelo menos 4, pelo menos 6, ou qualquer número maior, tal como todos os componentes seguintes: Me, Et, Pr, Ph, CO2H, OH, NH2, cetonas, halogênios, tais como Cl ou Br, outros ácidos tais como SO3H, PO3H2, e HN=C(NH2)2 (guanidina) .

[034] Em geral, o uso de mais componentes pode prover precisão maior na caracterização de ligação, num gasto possivel de tamanho de biblioteca. Usando menos componentes também é possivel simplificar os métodos de sintese.

[035] Um aspecto de algumas incorporações da invenção refere-se à seleção de biblioteca de padrões para uso na caracterização de um alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, estima-se uma faixa de dimensões de geometrias de alvos, assim como tipos de ligação de sitios de ligação. Seleciona-se um conjunto de moléculas que abranja a faixa de tamanhos e tipos de ligações possiveis de um conjunto disponível maior de moléculas. A seleção pode ser, por exemplo, eletrônica com as moléculas selecionadas sendo sintetizadas em resposta à seleção ou a seleção é fisica, com as moléculas-padrão já disponíveis. Opcionalmente, a estimativa usa várias informações conhecidas a respeito do alvo. Alternativamente ou adicionalmente, a estimativa é feita usando-se uma primeira biblioteca de triagem, isto é, por exemplo, mais flexivel na afinidade de seus tipos de ligação e/ou usa moléculas que sejam mais flexíveis.

[036] Opcionalmente, os padrões são selecionados de modo que a biblioteca terá repetição considerável, por exemplo, para superar discordâncias esféricas e/ou outras propriedades das moléculas, que podem impedir ligação. Opcionalmente, a biblioteca inclui pelo menos uma, ou possivelmente mais que uma geometria de ligação em pontos múltiplos, para pelo menos parte das geometrias fisicas, por exemplo, triângulos e pentágonos.

[037] De acordo com incorporações exemplares da invenção, tal biblioteca pode ser usada em sua totalidade ou como parte de uma biblioteca diferente para vários usos. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se tal biblioteca abrangente para aumentar a probabilidade de ligação de qualquer dos padrões da biblioteca ao alvo, desejavelmente, um número considerável de padrões. Note-se que uma biblioteca de condutores padrão freqüentemente não provê absolutamente nenhuma ligação. Opcionalmente, os resultados de ligações são usados para coligir informações a respeito do alvo, especialmente informações estatísticas. Opcionalmente, usam- se as informações estatísticas para prover informações estruturais a respeito do alvo. Opcionalmente, as informações estruturais compreendem estruturas geométricas e/ou químicas de uma parte significativa do alvo, por exemplo, uma área ativa do mesmo. Deve-se notar que numa incorporação exemplar da invenção, mesmo que ainda se encontre uma ligação única, obtém-se informação útil a respeito do alvo e qualquer biblioteca que auxilie em garantir esta ligação tem um uso.

[038] Um aspecto de algumas incorporações da invenção refere-se ao projeto e/ou criação de uma biblioteca de padrões para uso na caracterização de moléculas-alvo por mensurações geométricas e/ou quimicas.

[039] Numa incorporação exemplar da invenção, a construção de biblioteca compreende: (a) identificar moléculas que podem ser apropriadas como padrões; (b) determinar se as moléculas identificadas proverão padrões requeridos; e (c) verificar que as moléculas sejam realisticas, por exemplo, sendo sintetizáveis rapidamente e/ou tendo comportamento quimico desejável. Deve-se notar que esta ordem é flexivel, por exemplo, tal como mostrado abaixo.

[040] Num exemplo, usa-se este método quando pelo menos parte de uma biblioteca de padrões basear-se em bibliotecas existentes. Em algumas bibliotecas, já se executa (c) quando a biblioteca estiver originalmente composta. Além disso, em alguns casos, em vez de selecionar moléculas, usam-se resultados conhecidos de ligações existentes como entrada, em lugar de selecionar um padrão e testar fisicamente a afinidade de ligação.

[041] Alternativamente, padrões candidatos podem ser providos como um grupo, por exemplo, quando se adicionar uma nova estrutura a uma biblioteca. Depois surge um número grande de candidatos, como ligações de componentes diferentes à estrutura. Neste caso, entretanto, é possivel executar uma etapa oposta - uma estrutura pode ser rejeitada porque não adiciona quaisquer (ou suficientes) padrões que não se sobrepões aos padrões existentes. Para algumas partes do espaço abrangido, estruturas que geram poucos padrões podem ser apropriadas.

[042] Num método alternativo, aplica-se metodologia de design quimico para projetar padrões e/ou estruturas que tenham propriedades e/ou geometrias desejadas, por exemplo, para inserir partes perdidas de um espaço de mensuração.

[043] Numa incorporação exemplar da invenção, uma ou mais das seguintes são consideradas como sendo propriedades desejáveis de padrões, entretanto, um padrão não necessitar ter todos ou mesmo qualquer uma das propriedades seguintes, de modo a ser útil para algumas incorporações da invenção: (a) Rigidez elevada. Isto pode permitir que as mensurações sejam mais exatas, entretanto, um grau pequeno de flexibilidade pode ser desejável, para permitir cobertura completa de todo o espaço. Rígido significa que o comprimento e/ou ângulos relativos das ligações não mudam numa quantidade significativa; (b) Massa baixa. Isto pode aumentar a chance de ligação mesmo se a afinidade for baixa somente três pontos na ligação de padrão; (c) Tamanho pequeno. Isto pode permitir que os alvos sejam medidos mais facilmente e as discordâncias esféricas evitadas mais facilmente; (d) Não tóxico.Isto pode permitir o uso do padrão em células vivas. Entretanto, devido à sensibilidade de diferenciação de células diferentes, freqüentemente, isto não pode ser assegurado; (e) Comportamento químico satisfatório. Isto significa que o padrão é solúvel e liga-se em condições que não alterem o padrão, ou alteram-no por uma quantidade conhecida; (f) ligação forte. Isto significa numa incorporação da invenção, por exemplo, 1-100 micromolar, que é útil, por exemplo, se a solubilidade for baixa ou a toxicidade for elevada.

[044] Numa incorporação exemplar da invenção, uma ou mais das seguintes são consideradas como sendo propriedades satisfatórias de estruturas, entretanto, uma estrutura não necessita ter todas ou mesmo qualquer uma das propriedades seguintes, de modo a ser útil para algumas incorporações da invenção: (a) Fácil de ligar componentes (por exemplo, sintetizar padrões) e obter soluções puras de padrões particulares; (b) Provê uma faixa ampla de tamanhos; (c) Tem muitos pontos de ligação (por exemplo, >3, melhor >4, >5). Embora todo átomo de hidrogênio seja potencialmente um ponto de ligação numa molécula, numa incorporação exemplar da invenção, um ponto de ligação útil é acessível para manipulação quimica; (d) Quais possibilidades quimicas e/ou tamanhos de padrões (relativamente raros em outros padrões) são adicionados à biblioteca, por inclusão da estrutura; (e) Permite ligação de várias combinações de componentes, embora nem todas combinações surtirão efeito com todas estruturas.

[045] Numa incorporação exemplar da invenção, uma ou mais das seguintes são consideradas como propriedades desejáveis de uma biblioteca de padrões: (a) Abrangência de uma faixa de distâncias entre ligações; (b) Abrangência quimica. Provê-se uma ampla faixa de componentes em pontos nas extremidades opostas de ligações; (c) Abrangência de sub-estrutura. Para uma sub-estrutura selecionada, por exemplo, um triângulo, todas as configurações triangulares possíveis num alvo podem ligar-se à pelo menos um padrão na biblioteca; (d) Pequena. Quanto menor a biblioteca melhor. Por razões práticas, a biblioteca não pode ser demasiadamente pequena, entretanto, não são necessárias bibliotecas muito grandes; (e) Variações de propriedades de padrões dentro da biblioteca para combinar com a densidade de cobertura de padrão, por exemplo, comprimentos menores de ligações rigidas para cobrir ligações espaçadas ou ausentes; (f) Cobertura uniforme. Vários tipos de uniformidade podem ser providos, por exemplo, uniformidade em tamanhos absolutos ou uniformidade corrigida para dependências quimicas. Por exemplo, a densidade de distâncias para comprimentos de ligação curtos será maior que para comprimentos de ligação longos, para prover uma mesma densidade normalizada para comprimentos diferentes; (g) Grau e tipo de sobreposição. Embora mais sobreposição geralmente seja melhor para reconstrução e generalização quimica, freqüentemente atinge-se um custo de tamanho de biblioteca e custo.Uma sobreposição igual a três (por exemplo, provê-se cada triângulo com três padrões) é um ajuste exemplar.

[046] Entretanto, em geral, as propriedades desejáveis podem depender do alvo, meio-ambiente e/ou tipo de método de descoberta a ser aplicado. Em particular, nota-se que em alguns casos, a biblioteca gerada é apenas parcial, por exemplo, abrangendo somente uma parte do espaço,sendo apropriada para apenas uma parte de um alvo, estando numa resolução menor, tendo menos (ou nenhuma) sobreposição e/ou sendo propensa a falhar para alguns tipos de alvos.

[047] Um aspecto amplo de algumas incorporações da invenção refere-se às moléculas, tais como padrões e estruturas e métodos de sintese das mesmas, que podem ser usadas em bibliotecas de acordo com incorporações exemplares da invenção.

[048] Conseqüentemente provê-se, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para obter informações a respeito de uma área quimicamente ativa de uma molécula-alvo, compreendendo: prover um conjunto de padrões quimicos substancialmente rigidos; reagir o dito alvo com uma pluralidade de padrões do dito conjunto de padrões; ensaiar uma ligação dos ditos padrões com o dito alvo para obter uma pluralidade de resultados de ensaio; analisar os ditos resultados de ensaio para obter informações a respeito da dita área quimicamente ativa. Opcionalmente, os ditos padrões permitem rotação de componentes dos ditos padrões. Alternativamente ou adicionalmente, os ditos padrões são construídos usando uma estrutura rigida.

[049] Numa incorporação exemplar da invenção, átomos constituintes dos ditos padrões não se movimentam mais que 1 Â salvo se for aplicado ao padrão pelo menos 20 Kcal/mol.

[050] Numa incorporação exemplar da invenção, analisar compreende identificar uma pluralidade de configurações de ligações espaciais e quimicamente especificas na dita área ativa de alvo. Opcionalmente, as ditas configurações compreendem configurações triangulares. Alternativamente ou adicionalmente, identificar compreende identificar uma configuração que combine com uma configuração de padrão de ligação. Alternativamente ou adicionalmente, identificar compreende identificar uma configuração que não combine com uma configuração de um padrão de ligação. Opcionalmente, identificar compreende identificar por análise estatística os ditos resultados de ensaio. Opcionalmente, identificar compreende identificar por agrupamento.

[051] Numa incorporação exemplar da invenção, identificar compreende assumir que cada padrão indica uma configuração única. Alternativamente ou adicionalmente, identificar compreende assumir que pelo menos alguns padrões indicam uma pluralidade de configurações. Alternativamente ou adicionalmente, identificar compreende classificar padrões por componentes quimicos nos vértices das ditas configurações.

[052] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende reconstruir um mapa espacial de pelo menos parte da dita área quimicamente ativa, a partir de pelo menos dois resultados de ensaio, a dita parte incluindo pelo menos quatro áreas de ligação quimica. Opcionalmente, a dita parte inclui pelo menos seis áreas de ligação quimica.

[053] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende reconstruir um mapa espacial de pelo menos parte da dita área quimicamente ativa, a partir de pelo menos duas configurações, a dita parte incluindo pelo menos quatro pontos de ligação quimica. Opcionalmente, a dita parte inclui pelo menos seis áreas de ligação quimica.

[054] Numa incorporação exemplar da invenção, reconstruir compreende: reconstruir por teste uma pluralidade de mapas espaciais a partir das ditas configurações; atribuir pontos aos ditos mapas; e selecionar um mapa espacial baseado em seu escore. Alternativamente ou adicionalmente, reconstruir compreende: reconstruir por teste uma pluralidade de mapas espaciais a partir das ditas configurações; agrupar os ditos mapas de acordo com sub-estruturas comuns; e também faz parte selecionar um mapa espacial baseado numa propriedade relativa de um agrupamento. Opcionalmente, a dita propriedade relativa compreende tamanho.

[055] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito mapa espacial inclui pontos de ligação suficientes para assegurar ligação de um fármaco de molécula pequena tendo um perfil quimico combinando com os pontos de ligação. Opcionalmente, o dito mapa espacial inclui pelo menos 6 pontos de ligação. Opcionalmente, o dito mapa espacial inclui pelo menos 8 pontos de ligação.

[056] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito conjunto de padrões compreende um conjunto de padrões com pelo menos 10.000 padrões. Opcionalmente, o dito conjunto de padrões compreende um conjunto de padrões com pelo menos 50.000 padrões.

[057] Numa incorporação exemplar da invenção, os ditos padrões compreendem componentes arranjados em configurações espaciais e sendo que os ditos padrões são selecionados para abranger um espaço virtual de configurações quimicas espaciais.

[058] Numa incorporação exemplar da invenção, cada ponto de espaço virtual abrangido pelo ditos padrões é coberto substancialmente por pelo menos dois padrões. Opcionalmente, cada ponto de espaço virtual abrangido pelo ditos padrões é coberto substancialmente por pelo menos três padrões.

[059] Numa incorporação exemplar da invenção, pelo menos 0,5% dos ditos padrões se liga ao dito alvo, Opcionalmente, pelo menos 1% dos ditos padrões se liga ao dito alvo. Opcionalmente, pelo menos 3% dos ditos padrões se liga ao dito alvo.

[060] Numa incorporação exemplar da invenção, pelo menos 50% dos ditos padrões são definidos adicionado componentes a um conjunto de menos que 100 estruturas. Opcionalmente, pelo menos 50% dos ditos padrões são definidos adicionado componentes a um conjunto de menos que 50 estruturas.

[061] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito conjunto de padrões usa pelo menos que 15 componentes quimicos diferentes para definir o comportamento quimico dos ditos padrões.

[062] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito conjunto de padrões usa pelo menos que 10 componentes quimicos diferentes para definir o comportamento quimico dos ditos padrões.

[063] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito ensaio é um ensaio funcional.Alternativamente ou adicionalmente, o dito ensaio é um ensaio de ligação. Alternativamente ou adicionalmente, o dito ensaio é um ensaio celular. Alternativamente ou adicionalmente, o dito ensaio é uma ensaio de atravessamento.

[064] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito ensaio funcional é executado na presença de um substrato natural do dito alvo.

[065] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito alvo compreende uma proteina incluindo uma área bioquimicamente ativa adaptada para acoplar um substrato. Opcionalmente, a dita área quimicamente ativa compreende uma área incluindo a dita área bioquimicamente ativa. Alternativamente ou adicionalmente, a dita párea quimicamente ativa compreende uma área de controle da dita proteina.

[066] Numa incorporação exemplar da invenção, analisar compreende analisar ligação com sucesso de pelo menos 10 padrões. Alternativamente ou adicionalmente, analisar compreende analisar ligação com sucesso de pelo menos 100 padrões.

[067] Numa incorporação exemplar da invenção, identificar compreende identificar pelo menos 40 configurações diferentes. Alternativamente ou adicionalmente, identificar compreende identificar pelo menos 10 configurações diferentes. Alternativamente ou adicionalmente, identificar compreende identificar pelo menos 100 configurações diferentes.

[068] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende: comparar o dito mapa com um banco de dados de condutores; e selecionar um condutor do dito banco de dados para uso adicional sensivel a uma semelhança ou falta de semelhança entre o dito condutor e o dito mapa.

[069] Alternativamente ou adicionalmente, o método compreende: comparar o dito mapa com um banco de dados de condutores; e rejeitar um condutor do dito banco de dados para uso adicional sensivel a uma semelhança entre o dito condutor e o dito mapa.

[070] Alternativamente ou adicionalmente, o método compreende: construir um condutor tendo uma semelhança com o dito mapa. Opcionalmente, construir compreende construir usando os ditos padrões ou estruturas usadas para definir os ditos padrões.

[071] Alternativamente ou adicionalmente, o método compreende: construir um condutor semelhante ao dito mapa. Opcionalmente, construir compreende construir usando os ditos padrões ou estruturas usados para definir os ditos padrões.

[072] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende: comparar as ditas configurações com um banco de dados de condutores; e selecionar um condutor do dito banco de dados para uso adicional sensivel a uma junção das ditas configurações ao dito condutor.

[073] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende construir um condutor baseado nas ditas configurações.

[074] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende selecionar pelo menos um dos ditos padrões como um condutor para descoberta de fármacos.

[075] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende comparar a ligação de padrões com geometrias de ligação semelhantes para obter dados de discordância esférica; e analisar os ditos dados de discordância esférica para obter informações geométricas a respeito do dito alvo.

[076] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para identificar a existência de uma pluralidade configurações guimico-espaciais num alvo, compreendendo: ensaiar o alvo com uma pluralidade de padrões tendo configurações guimico-espaciais em vértices dos mesmos, para prover uma pluralidade de resultados de ensaios; definir um arranjo de espaços, um espaço para cada conjunto de comportamentos guimicos dos vértices de cada configuração; indicar os ditos resultados de acordo com os ditos espaços para gerar agrupamentos; e identificar a existência de uma configuração no dito alvo a partir dos ditos grupamentos. Opcionalmente, indicar compreender estender uma indicação sensivel a uma função de dispersão. Opcionalmente, a dita função de dispersão ser dependente de uma energia de ligação estimada de um padrão ao dito alvo.

[077] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para reconstruir uma forma espacial de uma configuração de ligação quimica de um alvo a partir de um conjunto de sub-formas, cada uma das quais indicando uma parte da dita configuração de ligação, compreendendo: selecionar uma base das ditas sub-formas; selecionar pelo menos duas sub-formas tendo a propriedade de combinarem entre si pelo menos ao longo de um lado das mesmas e combinar a dita base com o outro lado das mesmas; acumular as ditas sub-formas à dita base; e repetir a dita seleção e a dita acumulação até todas as sub-formas serem usadas ou não poderem ser usadas, provendo assim uma forma de uma configuração de ligação do dito alvo. Opcionalmente, o método compreende repetir de modo variacional as ditas seleção, acumulação e repetição usando uma ordem diferente de seleção de sub-formas. Opcionalmente, o método compreende repetir a dita seleção de uma base e a dita repetição de modo variacional para uma pluralidade de seleções de bases diferentes. Opcionalmente, o método compreende agrupar uma pluralidade de tais formas de acordo com formas de sub- componentes compartilhados. Opcionalmente, o método compreende selecionar uma forma de sub-componente como uma forma resultante baseada no dito agrupamento.

[078] Numa incorporação exemplar da invenção, as ditas sub-formas compreendem triângulos. Alternativamente ou adicionalmente, as ditas sub-formas definem comportamento quimico em seus vértices e sendo que dois lados são ditos para combinar se o comportamento quimico em seus vértices combinar.

[079] Numa incorporação exemplar da invenção, dois lados são ditos para combinar se seus comprimentos foram semelhantes.

[080] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para selecionar uma estrutura para uso na geração de uma parte de uma biblioteca de triagem, compreendendo: prover uma molécula de estrutura potencial incluindo uma pluralidade de pontos de ligação possíveis para componentes; determinar a rigidez da molécula; e rejeitar a dita molécula de estrutura potencial suscetível à falta de rigidez da dita estrutura. Opcionalmente, a dita falta de rigidez é absoluta. Alternativamente, a dita falta de rigidez é relativa a outras estruturas potenciais.

[081] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende selecionar uma estrutura baseado no número de anéis da mesma.

[082] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende: determinar uma pluralidade de moléculas-padrão que podem ser geradas adicionando componentes à dita molécula de estrutura potencial; determinar para uma parcela de biblioteca existente quais configurações quimicas espaciais serão adicionadas às ditas moléculas; e selecionar a dita molécula de estrutura potencial se uma ou mais configurações quimicas significativas puderem ser adicionadas por ela à dita parcela de biblioteca. Opcionalmente, o método compreende selecionar uma estrutura baseado no número de configurações adicionadas pela dita estrutura. Alternativamente ou adicionalmente, as ditas configurações espaciais significativas são configurações não providas ou sobrepostas anteriormente.

[083] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para selecionar uma molécula- padrão para ser adicionada a uma biblioteca de triagem, compreendendo: prover um conjunto de moléculas químicas e pelo menos uma parte de uma biblioteca de triagem; selecionar uma molécula-padrão do dito conjunto de moléculas químicas; determinar rigidez da dita molécula-padrão potencial; e rejeitar a dita molécula-padrão potencial suscetível à falta de rigidez da dita molécula-padrão. Opcionalmente, a dita falta de rigidez é absoluta. Alternativamente, a dita falta de rigidez é relativa a outras estruturas potenciais.

[084] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende: prover um conjunto de moléculas químicas e pelo menos uma parte de uma biblioteca de triagem; selecionar uma molécula-padrão do dito conjunto de moléculas químicas; determinar rigidez da dita molécula-padrão potencial; e rejeitar a dita molécula-padrão potencial suscetível à falta de rigidez da dita molécula-padrão. Opcionalmente, a dita falta de rigidez é absoluta. Alternativamente, a dita falta de rigidez é relativa a outras estruturas potenciais.

[085] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende: determinar uma abrangência, em espaço de configuração química, da dita parte de uma biblioteca de triagem; determinar pelo menos uma configuração química espacial da dita molécula potencial; e selecionar a dita molécula-padrão potencial se ela adicionar pelo menos uma configuração química espacial significativa à dita biblioteca de triagem. Opcionalmente, prover um conjunto de moléculas compreendendo gerar as ditas moléculas usando uma estrutura única à qual se ligarão seletivamente componentes. Alternativamente ou adicionalmente, prover um conjunto de moléculas compreendendo prover uma biblioteca química.

[086] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito padrão é selecionado se ele adicionar pelo menos uma configuração quimica espacial não previamente provida ou sobrepor uma configuração provida.

[087] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para criar pelo menos uma parte de uma biblioteca de triagem, compreendendo: selecionar uma molécula-estrutura à qual pode-se adicionar componentes; determinar uma pluralidade de padrões potenciais que podem ser criados fixando componentes à dita estrutura; e selecionar um sub-conjunto dos ditos padrões que não se sobreponham substancialmente em configurações químicas. Opcionalmente o método compreende rejeitar padrões potenciais que adicionem mais de seis configurações quimicas espaciais.

[088] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para reduzir uma biblioteca de triagem, compreendendo: para cada molécula em pelo menos parte da dita biblioteca, determinar substancialmente todas as configurações quimicas espaciais de uma determinada ordem de pontos providos pela molécula; e remover uma pluralidade de moléculas que adicionam configurações quimicas espaciais redundantes. Opcionalmente, a dita determinada ordem é três.

[089] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para reduzir uma biblioteca de triagem, compreendendo: para cada molécula em pelo menos parte da dita biblioteca, calcular uma probabilidade de ligação das ditas moléculas baseada em considerações energéticas; e remover pelo menos algumas moléculas cuja probabilidade de ligação esteja abaixo de um valor limite. Opcionalmente, a dita probabilidade de ligação ser calculada usando uma fórmula que seja inversamente dependente da flexibilidade da molécula. Alternativamente ou adicionalmente, a dita probabilidade de ligação ser pelo menos estimada com base na solubilidade da molécula.

[090] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para projetar uma biblioteca de triagem para função de molécula-alvo projetada compreendendo: determinar uma faixa desejada de distâncias entre pontos de ligação a serem diretamente identificados pela dita biblioteca; determinar uma sobreposição desejada entre medidas providas pelas moléculas-padrão da dita biblioteca; determinar um conjunto de tipos de ligações desejadas a serem discriminados; e gerar uma pluralidade de padrões, cada um dos ditos padrões definindo uma pluralidade de tipos de ligações e distâncias entre eles, tal que os ditos padrões cubram um espaço de configuração quimica espacial que inclua as ditas distâncias e os ditos tipos de ligações com a dita sobreposição desejada. Opcionalmente, gerar uma pluralidade de componentes compreendendo gerar fixando os componentes às estruturas. Alternativamente ou adicionalmente, os ditos padrões cobrem um espaço de configuração quimica espacial de tripletes de pontos de ligações. Alternativamente ou adicionalmente, a dita função de molécula-alvo projetada compreende molécula-alvo projetada compreendendo proteínas.

[091] Numa incorporação exemplar da invenção, a dita sobreposição ser pelo menos dois. Alternativamente, a dita sobreposição é pelo menos quatro. Alternativamente, a dita sobreposição é pelo menos seis.

[092] Numa incorporação exemplar da invenção, os ditos padrões são substancialmente rigidos. Alternativamente ou adicionalmente, as ditas coberturas levam em consideração uma flexibilidade inerente de ligação.

[093] Numa incorporação exemplar da invenção, gerar compreende gerar substancialmente as mesmas configurações por padrões diferentes, provendo assim pelo menos parte da dita sobreposição. Opcionalmente, gerar compreende prover um fator de repetição de pelo menos dois.

[094] Numa incorporação exemplar da invenção, gerar compreende gerar configurações substancialmente diferente por padrões diferentes, cujas configurações sobrepões devido a uma grau de flexibilidade das mesmas, provendo assim pelo menos parte da dita sobreposição.

[095] Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende gerar um conjunto de condutores de fármacos para o dito alvo baseado nas ditas informações. Opcionalmente, o método compreende remover condutores de fármacos conhecidos do dito alvo a partir do dito conjunto.

[096] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um conjunto de condutores produzidos por um dos métodos descritos acima.

[097] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um condutor de fármaco compreendendo: uma pluralidade de seções de moléculas-estrutura substancialmente rigidas; pelo menos uma ligação interconectando as ditas seções de moléculas-estrutura; uma pluralidade de componentes ligados às ditas estruturas.

[098] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, uma biblioteca de triagem compreendendo: pelo menos 10.000 moléculas geradas ligando componentes a um conjunto de menos que 50 moléculas estruturas. Opcionalmente, usam-se menos que 20 moléculas estruturas para gerar as ditas pelo menos 10.000 moléculas. Alternativamente ou adicionalmente, as ditas estruturas incluem pelo menos uma das moléculas-estrutura seguintes: tiofeno, lH-pirrol, furano, benzeno, piridina, pirimidina, pirazina, 6H-tieno[2,3-b]pirrol, 1,6-diidro-pirrolo[2,3- b]pirrol, IH-indol, tieno[2,3-d]pirimidina, 6,7-diidro- pirazolo[1,5-a]pirimidina, quinolina, isoquinolina, quinoxalina, 3,4-diidro-benzo[e][1,4]diazepin-5-ona, 3,8- diidro-4H-pirrolo[2,3-e] [1,4]diazepin-5-ona, 3, 4-diidro- tieno[2,3-e][1,4]diazepin-5-ona, 3,6-diidro-4H-pirrolo[3,2- e][1,4]diazepin-5-ona, 5H,llH-dibenzo[b,f][1,5]diazocino- 6,12-diona, 1,4-diidro-lOH-1,4,10-triaza- benzo[a]ciclopenta[e]ciclocteno-5,11-diona, 4H,1OH-1-tia- 4, 10-diaza-benzo[a]ciclopenta[e]ciclocteno-5,11-diona, dipirrolo[1,2-c;2',1'-e]imidazol-5-ona, 1,4,7,9-tetraidro- 1,4,6, 9-tetraaza-dicilopenta[a,e]ciclocteno-5,10-diona, 4,7,9-triidro-l-tia-4,6,9-triaza-dicilopenta[a,e]ciclocteno- 5,10-diona, 2,4,9-triidro-llambda*4*,6-ditia-4,9-diaza- diciclopenta[a,e]ciclocteno-5,10-diona, 6,9-diidro-5H-l-tia- 5,8,9-triaza-ciclopenta[a]azulen-4-ona, 3,10-diidro-4H- [1,4]diazepino[5,6-b]indol-5-ona, 3,6-diidro-4H- [1,4]diazepino[6,5-b]indol-5-ona, 7,8-diidro-lH-l,7,10- triaza-ciclo-hepta[e]inden-6-ona, 8,9-diidro-3H-3,6,9-triaza- ciclo-hepta[e]inden-10-ona, 7,8-diidro-lH-l,5,8-triaza-ciclo- hepta [f] inden-9-ona, 8,9-diidro-5,6,9,11-tetraaza-ciclo- hepta[b]naftaleno-10-ona, 3,4-diidro-[1,4]diazepino[5,6- b]quinolin-5-ona, 8,9-diidro-4,8,11-triaza-ciclo- hepta [a] naftaleno-7-ona, 11H-10,11-diaza-benzo[b]flúor, a- hidroxiácidos, a-aminoácidos, "cohels", biciclo[2.2.2]octano, 2-metileno-2,3-diidro-benzo[l,4]dioxina, 6,7-diidro-2H- pirazina[1,2-a]piramidina, 9H-fluoreno, 1,4-diaza- biciclo [ 2.2.2]octano, 1-aza-biciclo[2.2.2]octano, pirido[2,3- d]pirimidina, 5-metileno-1,5-diidro-pirrol-2-ona, benzo[4,5]imidazo[1,2-a]pirimidina, 1,4-diidro- benzo[4,5]imidazo[1,2-a]pirimidina, 4,10-diidro-l,4a,10- triaza-fenantren-9-ona, 1,5-diidro-imidazo[1,2-a]pirimidin-2- ona, 1,2,3,5-tetraidro-imidazo[1,2-a]pirimidina, tiazolo[3,2- a]tieno[2,3-d]pirimidin-5-ona, 1,9-ditia-4a,10-diaza- ciclopenta[b]fluoren-4-ona, 5,6-diidro-l-tia-5,7,8,9a- tetraaza-ciclopenta[e]azulen-4-ona, 6,10-diidro-5H-l-tia- 5,7,10a,-triaza-benzo[e]azulen-4-ona, 4,5-diidro-3-tia- 4,5a,10-triaza-ciclopenta[a]flúor, 8H-l-tia- ciclopenta[a]indeno, 3-tia-4,5a,1O-triaza-ciclopenta[a]flúor, 6,7,9,ll-tetraidro-10-tia-6,9-diaza-indeno[1,2-a]azuleno-5,8- diona, 2,3,6,7,12a-hexaidropirazino[1',2':1,6]pirido[3,4-b]- indolo-1,4-diona, 5,10-diidro-4H-2,3a,10-triaza- ciclopenta[a]flúor, 5H-pirido[4,3-b]indol, 11H- indolizino[l,2-b]quinolin-9-ona, l,2-diidro-2,4a,9-triaza- antraceno-3,10-diona, 6H-isoindolo[2,1-a]indol, 1,5-diidro- benzo[b][1,4]diazepin-2-ona, 5,10-diidro- dibenzo[b,e][1,4]diazepin-11-ona, 5,11-diidro- benzo[e]pirido[3,2-b][1,4]diazepin-6-ona, 4,9-diidro-3-tia- 4,9-diaza-benzo[f]azulen-10-ona, benzo[g]quinoxalina, pirazino[2,3-b]quinoxalina, pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona, l-tia-4a,9-diaza-ciclopenta[b]naftaleno-4-ona, 2-metileno-4H- benzo[1,4]tiazin-3-ona.

[099] Numa incorporação exemplar da invenção, pelo menos 4 das ditas estruturas têm exatamente um anel único. Alternativamente ou adicionalmente, pelo menos 4 das ditas estruturas têm exatamente dois anéis. Alternativamente ou adicionalmente, pelo menos 4 das ditas estruturas têm exatamente três anéis. Alternativamente ou adicionalmente, pelo menos 4 das ditas estruturas têm exatamente quatro anéis. Alternativamente ou adicionalmente, a dita biblioteca inclui pelo menos 50.000 moléculas assim geradas. Alternativamente ou adicionalmente, a dita biblioteca inclui pelo menos 100.000 moléculas assim geradas.

[100] Numa incorporação exemplar da invenção, as ditas moléculas geradas são substancialmente rigidas. Alternativamente ou adicionalmente, as ditas moléculas abrangem um espaço de configuração de modelos geométricos espaciais de tipos de pontos de ligações, incluindo pelo menos 25% dos modelos que existem em proteínas alvos. Opcionalmente, as ditas moléculas abrangem pelo menos 50% dos modelos.

[101] Numa incorporação exemplar da invenção, as ditas moléculas abrangem um espaço definindo pelo menos 4 tipos quimicos de pontos de ligação distintos.

[102] Numa incorporação exemplar da invenção, as ditas moléculas abrangem um espaço definindo pelo menos 5 tipos quimicos de pontos de ligação distintos.

[103] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, uma biblioteca de triagem compreendendo: pelo menos 100 moléculas-padrão geradas fixando-se componentes em pelo menos uma das estruturas seguintes: tiofeno, lH-pirrol, furano, benzeno, piridina, pirimidina, pirazina, 6H-tieno[2,3-b]pirrol, 1,6-diidro- pirrolo[2,3-b]pirrol, IH-indol, tieno[2,3-b]pirimidina, 6,7- diidro-pirazolo[1,5-a]pirimidina, quinolina, isoquinolina, quinoxalina, 3,4-diidro-benzo[e][1,4]diazepin-5-ona, 3,8- diidro-4H-pirrolo[2,3-e][1,4]diazepin-5-ona, 3,4-diidro- tieno[2,3-e][1,4]diazepin-5-ona, 3,6-diidro-4H-pirrolo[3,2- e][1,4]diazepin-5-ona, 5H,llH-dibenzo[b,f][1,5]diazocino- 6,12-diona, 1,4-diidro-lOH-1,4,10-triaza- benzo[a]ciclopenta[e]ciclocteno-5,11-diona, 4H,10H-l-tia- 4,10-diaza-benzo[a]ciclopenta[e]ciclocteno-5,11-diona, dipirrolo[1,2-c;2',1'-e]imidazol-5-ona, 1,4,7,9-tetraidro- 1,4,6, 9-tetraaza-dicilopenta[a,e]ciclocteno-5,10-diona, 4,7,9-triidro-l-tia-4,6,9-triaza-dicilopenta[a,e]ciclocteno- 5,10-diona, 2,4,9-triidro-llambda*4*,6-ditia-4,9-diaza- diciclopenta[a,e]ciclocteno-5,10-diona, 6,9-diidro-5H-l-tia- 5,8,9-triaza-ciclopenta[a]azulen-4-ona, 3,10-diidro-4H- [1,4]diazepino[5,6-b]indol-5-ona, 3,6-diidro-4H- [1,4]diazepino[6,5-b]indol-5-ona, 7,8-diidro-lH-l,7,10- triaza-ciclo-hepta[e]inden-6-ona, 8,9-diidro-3H-3,6,9-triaza- ciclo-hepta[e]inden-10-ona, 7,8-diidro-lH-l,5,8-triaza-ciclo- hepta[f]inden-9-ona, 8,9-diidro-5,6,9,11-tetraaza-ciclo- hepta[b]naftaleno-10-ona, 3,4-diidro-[l,4]diazepino[5,6- b]quinolin-5-ona, 8,9-diidro-4,8,11-triaza-ciclo- hepta [a]naftaleno-7-ona, 11H-10,11-diaza-benzo[b]flúor, α- hidroxiácidos, a-aminoácidos, "cohels", biciclo[2.2.2]octano, 2-metileno-2,3-diidro-benzo[l,4]dioxina, 6,7-diidro-2H- pirazino[1,2-a]piramidina, 9H-fluoreno, 1,4-diaza- biciclo [ 2.2.2]octano, 1-aza-biciclo[2.2.2]octano, pirido[2,3- d]pirimidina, 5-metileno-1,5-diidro-pirrol-2-ona, benzo[4,5]imidazo[1,2-a]pirimidina, 1,4-diidro- benzo[4,5]imidazo[1,2-a]pirimidina, 4,10-diidro-l,4a,10- triaza-fenantren-9-ona, 1,5-diidro-imidazo[1,2-a]pirimidin-2- ona, 1,2,3,5-tetraidro-imidazo[1,2-a]pirimidina, tiazolo[3,2- a]tieno[2,3-d]pirimidin-5-ona, 1,9-ditia-4a,10-diaza- ciclopenta[b]fluoren-4-ona, 5,6-diidro-l-tia-5,7,8,9a- tetraaza-ciclopenta[e]azulen-4-ona, 6,10-diidro-5H-l-tia- 5,7,10a,-triaza-benzo[e]azulen-4-ona, 4,5-diidro-3-tia- 4,5a,10-triaza-ciclopenta[a]flúor, 8H-l-tia- ciclopenta[a]indeno, 3-tia-4,5a,1O-triaza-ciclopenta[a]flúor, 6,7,9,ll-tetraidro-10-tia-β,9-diaza-indeno[1,2-a]azuleno-5,8- diona, 2,3,6,7,12a-hexaidropirazino[1',2' :1,6]pirido[3,4-b]- indolo-1,4-diona, 5,10-diidro-4H-2,3a,10-triaza- ciclopenta[a]flúor, 5H-pirido[4,3-b]indol, 11H- indolizino[l,2-b]quinolin-9-ona, l,2-diidro-2,4a,9-triaza- antraceno-3,10-diona, 6H-isoindolo[2,1-a]indol, 1,5-diidro- benzo[b][1,4]diazepin-2-ona, 5,10-diidro- dibenzo[b,e][1,4]diazepin-11-ona, 5,11-diidro- benzo[e]pirido[3,2-b][1,4]diazepin-6-ona, 4,9-diidro-3-tia- 4,9-diaza-benzo[f]azulen-10-ona, benzo[g]quinoxalina, pirazino[2,3-b]quinoxalina, pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona, l-tia-4a, 9-diaza-ciclopenta [b]naftaleno-4-ona, 2-metileno-4fl- ben zo [1,4]tiazin-3-ona.

[104] Opcionalmente, as ditas moléculas são geradas usando pelo menos uma das estruturas seguintes: tiofeno, 1H- pirrol, furano, benzeno, piridina, pirimidina, pirazina, 6H- tieno[2,3-b]pirrol, 1, 6-diidro-pirrolo[2,3-b]pirrol, 1H- indol, tieno[2,3-b]pirimidina, 6,7-diidro-pirazolo[1,5- a]pirimidina, quinolina, isoquinolina, quinoxalina, 3,4- diidro-benzo[e][1,4]diazepin-5-ona, 3,8-diidro-4H- pirrolo[2,3-e] [1,4]diazepin-5-ona, 3,4-diidro-tieno [2,3- e][1,4]diazepin-5-ona, 3,6-diidro-4H-pirrolo[3,2- e][1,4]diazepin-5-ona, 5H,llH-dibenzo[b,f][1,5]diazocino- 6,12-diona, 1,4-diidro-lOH-1,4,10-triaza- benzo[a]ciclopenta[e]ciclocteno-5,11-diona, dipirrolo[1,2— c;2',1'-e]imidazol-5-ona.

[105] Numa incorporação exemplar da invenção, as ditas pelo menos 100 moléculas compreenderem pelo menos 300 moléculas. Alternativamente ou adicionalmente, as ditas pelo menos 100 moléculas da dita biblioteca são geradas usando uma única das ditas estruturas.

[106] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, uma biblioteca de triagem compreendendo um conjunto de pelo menos 10.000 moléculas substancialmente rigidas. Opcionalmente, o dito conjunto compreende pelo menos 50.000 moléculas substancialmente rigidas. Alternativamente ou adicionalmente, o dito conjunto compreende pelo menos 100.000 moléculas substancialmente rigidas.

[107] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito conjunto é selecionado para ter uma taxa de ligação prevista de pelo menos 0,1% da biblioteca para alvos de proteínas em geral. Opcionalmente, a dita taxa de ligação prevista é de pelo menos 0,5%.

[108] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito conjunto é projetado para prover moléculas com uma uniformidade de probabilidade de acerto para um alvo generalizado dentro de uma razão de 1:100 para o conjunto todo. Opcionalmente, a dita razão está dentro de 1:10.

[109] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito conjunto abrange um espaço de configurações quimicas espaciais, cada tal configuração definindo uma determinada pluralidade de pontos de ligação tendo distâncias entre eles, o conjunto cobrindo substancialmente todas as configurações possíveis no espaço numa faixa dada de distâncias.

[110] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, uma biblioteca de triagem compreendendo: uma pluralidade de pelo menos 5.000 moléculas- padrão, cada tal molécula definindo pelo menos uma configuração espacial de pontos tipo de ligação, sendo que substancialmente cada ponto num espaço de tais configurações é coberto por pelo menos duas moléculas-padrão diferentes. Opcionalmente, cada ponto é coberto por pelo menos duas configurações espaciais substancialmente idênticas. Alternativamente ou adicionalmente, cada ponto é coberto por pelo menos duas configurações espaciais substancialmente diferentes. Alternativamente ou adicionalmente, o dito espaço é um espaço de triângulos definidos por tipo de ligação em vértices e distâncias entre vértices. Opcionalmente, o dito espaço inclui distâncias entre 4 Â e 8 Â (angstrom = 10~10 metro). Alternativamente ou adicionalmente, o dito espaço inclui distâncias entre 2 Â e 10 Â. Alternativamente ou adicionalmente, o dito espaço inclui pelo menos 5 tipos de ligação diferentes. Opcionalmente, o dito espaço inclui pelo menos 7 tipos de ligação diferentes.

[111] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito espaço inclui tipos de ligação onidirecional. Alternativamente ou adicionalmente, o dito espaço inclui tipos de ligação direcional.

[112] Numa incorporação exemplar da invenção, o dito substancialmente cada ponto no dito espaço é coberto por pelo menos três padrões.

[113] Numa incorporação exemplar da invenção, substancialmente todos os padrões incluem uma pluralidade de configurações do dito espaço.

[114] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para obter informações a respeito de comportamento de ligação de uma molécula-alvo, compreendendo: prover um conjunto de padrões quimicos substancialmente rigidos, um número significativo dos ditos padrões sendo previsto para ligarem-se com o dito alvo; reagir o dito alvo com uma pluralidade de padrões do dito conjunto de padrões; e analisar fisicamente uma estrutura da dito alvo ligado a um padrão. Opcionalmente, analisar fisicamente compreende analisar usando NMR. Alternativamente ou adicionalmente, analisar fisicamente compreende analisar usando cristalografia de raios-X. Alternativamente ou adicionalmente, analisar fisicamente compreender analisar usando ligação com um conjunto de padrões. Alternativamente ou adicionalmente, o método compreende sobrepor virtualmente uma pluralidade de estruturas obtidas pela dita análise fisica.

[115] Provê-se também de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, um método para construir um condutor, compreendendo: prover um conjunto de padrões quimicos substancialmente rigidos; reagir o dito alvo com uma pluralidade de padrões do dito conjunto de padrões; ensaiar uma ligação dos ditos padrões com o dito alvo para obter uma pluralidade de resultados de ensaios; e construir um condutor baseado nos resultados de ensaios. Opcionalmente, construir um condutor compreender ligar ao mesmo tempo uma pluralidade de padrões encontrados para ligar no dito ensaio. Alternativamente ou adicionalmente, construir um condutor compreender modificar uma molécula existente para ter componentes que correspondam aos locais de ligação encontrados pelo dito ensaio.

Descrição breve dos desenhos

[116] Incorporações não limitativas da invenção serão descritas com referência à descrição seguinte de incorporações exemplares, em combinação com as figuras. Geralmente, as figuras não são mostradas em escala e quaisquer medidas exibidas significam apenas serem exemplares e não necessariamente limitativas. Nas figuras, estruturas, elementos ou partes idênticas que aparecem em mais de uma figura são identificadas preferivelmente com o mesmo número ou número semelhante em todas as figuras em que eles aparecem, nas quais: a Figura 1 é um diagrama esquemático de uma proteina-alvo incluindo uma pluralidade de pontos de ligação; a Figura 2 é um fluxograma de um método para descoberta de fármacos, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção; a Figura 3 é um fluxograma de um método de mensuração de alvo, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção; a Figura 4A é uma ilustração esquemática de um padrão exemplar, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção; a Figura 4B mostra o padrão da Figura 4A, interagindo com a proteina-alvo da Figura 1; a Figura 5 é um fluxograma de um método para determinar quais triângulos ligaram com um alvo, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção; a Figura 6A é um fluxograma de um método para determinar um arranjo espacial de sitios. de ligação a partir dos resultados do método da Figura 5, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção; e a Figura 6B é um fluxograma de um método alternativo para determinar um arranjo espacial de sitios de ligação a partir dos resultados do método da Figura 5, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção. Descrição detalhada de incorporações exemplares 1. Visão geral 2. Processo exemplar para descoberta de fármacos 3. Detalhes de processo 3.1. Mensuração de alvo 4. Ensaios exemplares 4.1. Ensaio funcional 4.2. Ensaio de ligação 5. Padrões gerais 5.1. Padrão exemplar 5.2. Número de componentes numa medida 5.3. Número de componentes num padrão 5.4. Tipos de componentes 5.5. Sobreposição de medidas num conjunto 6. Reconstrução 6.1. Extração de triângulo 6.2. Reconstrução de configuração de arranjo 6.3. Variações de reconstruções 6.4. Método alternativo de reconstrução 7. Análise 7.1. Visão geral 7.2. Verificação de reconstrução 7.3. Resistência de ligação 7.4. interações entre ligações 7.5. Análise geométrica 7.6. Determinação de discordâncias esféricas 7.7. Identificação de áreas de controle 7.8. Outras análises de mapas 8. Uso em processos pra descoberta de fármacos g,1 Visão geral g.2. Geração de fármacos 8.1. Geração de condutores 8.2. Descrição de condutores 8.3. Pesquisa de condutores g.6. Rejeição de condutores g.7. Mapeamento de alvos g.8. Teste de conveniência de alvos 8.9. Partição de alvos 8.10. Análise e melhoramento de condutores e de fármacos 8.11. Seleção de fármacos 8.12. Melhoramento de fármacos 8.13. Reengenharia e análise de falha de fármacos 8.14. Análise adicional relativa à descoberta de fármacos 8.15. Processo para descoberta de forma aerodinâmica 8.16. Geração de utilidade 9. Aplicações exemplares de descoberta 9.1. Visão geral 9.2. Design de fármaco baseado em triagem 9.3. Design de fármaco baseado em triagem alternativa 9.4. Design de fármaco baseado em estrutura 9.5. Conjunto modular de ligantes 10. Usos exemplares em não descoberta 11. Usando informação anterior 12. Mensuração interativa 13. Padrões, propriedades gerais 13.1. Visão geral 13.2. Estrutura 13.3. Geometria espacial de padrões 13.4. Flexibilidade 13.5. Comprimentos de padrões 13.6. Estabilidade ambiental 13.7. Unicidade de padrões e sobreposição de lados e triângulos 13.8. Tamanho e massa de padrões 14. Design geral e particular de conjunto de padrões 14.1. Exemplo abrangendo tamanho de biblioteca 14.2. Seleção de subconjunto de padrões 14.3. Design de biblioteca de padrões 14.4. Método para construção de biblioteca 14.5. Método para seleção de estruturas 14.6. Método para seleção de padrões 14.7. Sinteses de padrões 14.8. Design de biblioteca mista 14.9. Assegurando confiabilidade de bibliotecas 14.10. Interação humana durante design de biblioteca 15. Experimentos e exemplos 15.1. Experimento 1 15.2. Experimento 2 16. Livro de sinteses 16.1. Estrutura em anel de 6 membros; benzenos e pirimidinas 16.2. Estrutura 6,6,5,6 ciclica de indolo[2,3-b]quinolina 16.3. Estruturas 6,5,5,6 tetraciclicas de isoindoloindóis e isoindoloindolonas 16.3.1. Isoindoloindolonas 16.4. Estrutura de átomo isolado 16.5. Estrutura 6,7 biciclica de benzodiazepinas 16.6. Estrutura 6,6,6 triciclica de pirazinoquinazolinona 16.7. Estrutura em anel de 5 membros de pirrol 16.8. Tiofenos e estruturas relacionadas 16.8.1. Estruturas 5,5 bicíclicas 16.8.2. Estruturas 5,6 bicíclicas 16.8.3. Estruturas 5,8,5 e 5,8,6 tricíclicas e 5,5,8,6 e 5,5,8,5 tetracíclicas 16.8.4. Estrutura 5,7 bicíclica 16.8.5. Estruturas 5,6,5 tricíclica e 5,6,5,6 tetracíclica 16.8.6. Estrutura 5-6-5-6 tetracíclica 16.8.7. Estrutura 5-6-5 tricíclica 4. Visão geral

[117] A especificidade elevada de muitas moléculas biológicas, tais como as enzimas, é criada pela existência, em tais moléculas, de um arranjo espacial particular de locais de ligação. Acredita-se que para uma molécula- substrato ter sucesso em interagir utilmente com a enzima, ela deve combinar-se (pelo menos em parte) com o arranjo espacial. Na indústria farmacêutica, esta especificidade pode ser utilizada encontrando moléculas pequenas que imitem a forma e as afinidades químicas da molécula-substrato. Num método típico para descoberta de fármacos, encontra-se tal molécula pequena testando milhões de moléculas pequenas e, uma vez encontrando uma molécula que pareça ter alguma afinidade, sintonia quimicamente fina que "conduza" até se encontrar uma ligação melhor. Numa incorporação exemplar da invenção, mapeia-se o arranjo espacial particular e usa-se este mapa para auxiliar o processo de descoberta de fármacos e, finalmente encontrar novos e úteis fármacos de moléculas pequenas. Deve-se notar que, em geral, a geometria espacial dos sítios de ligação é tridimensional.

[118] Na descrição seguinte, a molécula é chamada de alvo e o arranjo espacial é chamado de área-alvo ou farmacóforo. Entretanto, como ficará claro, um método de mapeamento de acordo com uma incorporação exemplar da invenção e/ou seus derivados têm usos além da descoberta de fármacos, por exemplo, desenvolver herbicidas e anticorpos para o alvo. Conseqüentemente, os termos usados são usados por conveniência e não para limitar a cobertura desejada, exceto onde mencionado de modo contrário.

[119] A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma proteina-alvo 100 incluindo uma pluralidade de sitios 102 (e 108) . Tal como mostrado, os sitios de ligação 102 estão arranjados numa área-alvo 104, que é projetada para receber o substrato da proteina. Em algumas proteínas, uma área-alvo de interesse é uma área de controle 106 da proteina (com sitios de ligação 108), a qual, quando ligada, muda o comportamento da proteina (por exemplo, mudando a configuração da área receptora de substrato da proteina). Possivelmente, encontra- se do lado de fora da proteina uma pluralidade de sitios de ligação não funcionais 110.

[120] Embora a descrição seguinte foque a descoberta de moléculas pequenas para afetar proteínas enzimáticas, o alvo 100 pode ser qualquer biomolécula cujo comportamento biológico pode ser desejável afetar pela ligação de uma molécula com ela. Por exemplo, o alvo 100 pode ser uma ou mais dentre DNA, RNA, proteínas de sinalização tais como hormônios, hormônios estruturais, fatores de crescimento, outras proteínas, anticorpos, receptores celulares, canais iônicos, citocinas, complexos, membranas, toxinas (biológicas e sintéticas), fármacos de moléculas pequenas e grandes e carboidratos. Aplicações não biológicas também estão previstas, por exemplo, para avaliar enzimas usadas para usos industriais e de lavagem. Além disso, a molécula a ser pesquisada não necessita ser uma molécula pequena, para algumas aplicações, por exemplo, ela pode ser um peptideo, proteina, anticorpo ou complexo metálico.

[121] De acordo com algumas incorporações exemplares da invenção, provê-se o mapeamento de área-alvo 104 (ou 106) executando mensurações múltiplas de afinidade quimica e/ou geométricas da área-alvo e depois correlacionando as mensurações para prover um modelo tridimensional de área-alvo 104. Numa incorporação exemplar da invenção, as mensurações são feitas usando um conjunto de moléculas-padrão seletivas. Numa incorporação exemplar da invenção, os padrões são seletivos para determinadas geometrias de ligação e/ou para determinadas afinidades quimicas, com uma pequena faixa opcional de flexibilidade. Num conjunto de padrões provê-se, opcionalmente, uma faixa ampla de geometrias, tamanhos e/ou afinidades usando um número grande de padrões específicos.

[122] Numa incorporação exemplar da invenção, cada molécula-padrão executa mensurações múltiplas simultaneamente e há uma sobreposição entre as mensurações feitas por moléculas-padrão diferentes. Opcionalmente, provê-se uma etapa de processamento na qual mensurações compostas de padrões são inter-relacionadas para produzir uma indicação de mensurações individuais que são usadas depois para reconstruir um mapa tridimensional. Opcionalmente usa-se informação lateral adicional para o processamento e/ou para análise e/ou usar os resultados do processamento. Vários exemplos de tal informação lateral são descritos abaixo.

2. Processo exemplar de descoberta de fármaco

[123] A Figura 2 é um fluxograma de um método para descoberta de fármaco 100, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção. Em 202, provê-se um alvo 100 para o qual desenvolver-se-á um fármaco. Opcionalmente, em 204, seleciona-se um subconjunto de padrões para a mensuração de alvo 100. Alternativamente, usa-se um único conjunto de padrões para todos os alvos.

[124] Em 206 usam-se os padrões para medir o arranjo espacial de sitios de interação 102 e/ou 108.

[125] Em 208, reconstrói-se, a partir das mensurações, um modelo de pelo menos parte das áreas ativa e/ou de controle do alvo 100. Em 210 e 212 determinam-se as medidas de uma ou mais moléculas que combinam. Em 214, as moléculas de combinação são ainda processadas para prover fármacos.

[126] Descrevem-se abaixo detalhes adicionais deste método. Abaixo, são descritos, também, métodos alternativos.

3. Detalhes de processo

[127] 3.1. Mensuração de alvo

[128] A Figura 3 é um fluxograma de um método de mensuração de alvo 300, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção. Em 302, combina-se, num recipiente, uma quantidade de alvo 100 e um ou mais padrões, e permite-se possivelmente incubar (304) tal que os padrões possam ligar- se a sitios de interação no alvo 100. Em algumas incorporações da invenção, o alvo é incubado também com um substrato ou outra molécula. Tal incubação pode ser provida por várias razões, por exemplo, para forçar uma mudança de conformação no alvo para assistir na dissolução, para manter o alvo vivo e/ou como parte de um ensaio funcional. O alvo pode estar num estado relativamente puro, por exemplo, um segmento de DNA replicado purificado. Alternativamente, pode- se prover o alvo num ambiente mais natural, por exemplo, numa célula viva ou com moléculas associadas (por exemplo, cujos efeitos interativos possam ser desconhecidos). Opcionalmente, uma pluralidade de padrões sobrepostos (isto é, a sobreposição neles sendo capaz de medir geometrias espaciais iguais ou semelhantes) são incubados juntos num mesmo ensaio.

[129] Em 306, determina-se, opcionalmente, o grau de ligação do padrão com o alvo. O método usado pode depender do tipo de ensaio usado e vários exemplos disso são providos abaixo. Alternativamente ou adicionalmente, em 308, determina-se um efeito na função de alvo 100 e vários exemplos disso são providos abaixo.

[130] Deve-se notar que os ensaios apropriados para detectar ligação de uma molécula-teste com uma molécula-alvo são bem conhecidos para descoberta de fármaco e muitos são apropriados para a invenção presente, possivelmente sem qualquer modificação.

[131] O processo de ensaio pode ser então repetido com um padrão diferente e/ou em condições diferentes (310), tais como solvente, temperatura e pH. Várias condições podem ser usadas, por exemplo, para determinar a resistência da ligação e/ou para compensar padrões não obteníveis, por exemplo, forçando mudanças de conformação no alvo 100. A repetição pode depender dos resultados preliminares de ligação para um ou mais padrões e/ou podem depender de mensurações preliminares ou falhas de mensuração.

[132] Numa incorporação exemplar da invenção, os ensaios numa concentração 1-100 pM do padrão. Entretanto, pode-se usar outras concentrações. As concentrações podem depender, por exemplo, da solubilidade do padrão e/ou de toxicidade ou outros efeitos associados com o alvo. Em muitos casos, as concentrações usadas dependerão da sensibilidade do ensaio.

[133] A pureza do alvo pode ou não ser importante, por exemplo, dependendo da afinidade do padrão em relação às impurezas e/ou da sensibilidade do ensaio às impurezas.

4. Ensaios exemplares

[134] 4.1. Ensaio funcional

[135] Muitos tipos de métodos de ensaio funcionais são conhecidos na técnica. Em geral, provê-se o alvo tratado com seu substrato normal (para proteínas) e usa-se uma mensuração de atividade enzimática para determinar o efeito funcional do padrão, em relação a uma linha-base ou uma porção de controle de material. Dispositivos de ensaios paralelos automatizados, tais como os fabricados por Tecan (Suiça) , Zymark (EUA) ou Cybio (DE) podem executar ensaios funcionais múltiplos em paralelo, por exemplo, para padrões diferentes e/ou para estatística melhor numa combinação única padrão-alvo.

[136] Os ensaios funcionais podem ocorrer em vários niveis, por exemplo, num nivel molecular, celular ou orgânico. Em geral, qualquer ensaio funcional conhecido pode ser usado para testar a funcionalidade de um padrão.

[137] Numa incorporação exemplar da invenção, o padrão age como um ligante do alvo e compete ou afeta de outra maneira a funcionalidade do alvo. Estes efeitos podem ser de vários tipos, por exemplo, o padrão pode ligar onde se presume ligar o substrato normal, o padrão pode ligar-se próximo de onde o substrato liga-se, mas ainda bloquear o substrato da ligação, o padrão pode ligar-se de um jeito que não bloqueie, mas o faria, se o padrão fosse maior (apropriado para um ensaio de ligação) e/ou o padrão pode ser agnóstico em vez de antagonista em seu comportamento, melhorando a afinidade do alvo para o substrato.

[138] Alvos de DNA podem ser testados, por exemplo, usando métodos de replicação (por exemplo, para observar se a replicação é inibida ou melhorada). Alternativamente, alvos de DNA são testados determinado suas interações com lascas de DNA após a ligação-teste. Tipicamente, tais lascas de DNA incluem um substrato sobre o qual monta-se uma pluralidade de segmentos curtos de DNA num modelo conhecido, com os segmentos selecionados para ligarem-se (por exemplo, serem específicos e complementares) às porções de um pesquisado para seqüência de DNA e/ou seções de combinação de um segmento de DNA não linear. Espera-se que o tipo e/ou freqüências relativas de ligações a vários segmentos curtos de DNA numa lasca de DNA dependam do grau e/ou sitio de ligação de um padrão a uma molécula de DNA. Por exemplo, um padrão pode bloquear uma determinada parte de uma molécula de DNA combinando até com um segmento de lasca de DNA, cuja mudança interferirá com ligação com um segmento de lasca de DNA, mas que pode permitir ligação com um segmento de lasca de Dna previamente inapropriada.

[139] 4.2. Ensaio de ligação

[140] Num ensaio de ligação, mede-se diretamente a ligação de um padrão com um alvo. Deve-se notar, entretanto, que um ensaio de ligação pode ser menos indicativo que um ensaio funcional, quando um padrão pode ligar-se num sitio do lado de fora da área-alvo e não prover nenhuma informação útil a respeito da área-alvo. Além disso, a sensibilidade de um ensaio de ligação pode ser menor, uma vez que a sensibilidade de detecção é usualmente menor e as taxas de ligação típicas também são absolutamente baixas. Entretanto, em alguns casos, não se pode executar um ensaio funcional, por exemplo, se o padrão interagir com o substrato, ou se uma função de alvo não for conhecida, ou pode ser difícil ou demorada para executar, por exemplo, se o ensaio requerer uma célula viva. Igualmente, um alvo pode ligar-se numa área ativa sem que esta ligação afete a funcionalidade, quando medida por um ensaio funcional particular.

[141] Vários tipos de ensaios de ligação são conhecidos na técnica e podem ser usados, por exemplo, tal como descrito no "Handbook of Drug Screening", editado por Ramakrishna Seethala e Prabhavathi B. Fernandes, em "Drugs and the Pharmaceutical Sciences", volume 114, Nova Iorque, NY, Marcel Dekker, 2001, cujas divulgações incorporam-se aqui por referência.

[142] Tanto ensaios funcionais como ensaios de ligação podem ser executados de várias maneiras, a tecnologia corrente sendo desempenho robótico de testes e a tecnologia emergente sendo análise de atravessamento (por exemplo, usando lascas de DNA) . Deve-se notar que 100.000 sistemas de teste estão disponíveis, o que significa que em algumas incorporações da invenção, uma triagem usando uma biblioteca de padrões pode ser completada numa etapa (dia). Opcionalmente, usa-se isto para impedir a necessidade de limpar sistemas de liberação de padrões entre alvos de triagem.

[143] Em algumas incorporações da invenção, o ensaio de ligação (de um ensaio funcional) inclui modificar um padrão, por exemplo, fixando um material fluorescente ao padrão. Dependendo do ponto de fixação, isto pode causar mudanças de conformação em alguns dos padrões e/ou causar discordâncias esféricas. Espera-se que a sobreposição entre padrões superará este problema, pelo menos num número significativo de casos.

[144] Em outras incorporações da invenção, os padrões não são mudados, ou são mudados em modos não materiais. Por exemplo, para um ensaio de ligação por NMR ou para um ensaio de ligação por cristalografia de raios-X não se requer nenhuma mudança. Num ensaio baseado em radioatividade, isótopos radioativos podem ser usados nos padrões. Numa incorporação exemplar da invenção, isótopos não radioativos (isótopos de semi-spin) são usados na produção de padrões, para prover detecção de ligação e/ou análise melhor de dados de NMR. Nestes ensaios, padrões não ligados podem ser separados dos alvos, por exemplo, usando métodos conhecidos na técnica, por exemplo, se o alvo estiver ligado a uma superfície, uma lavagem removerá padrões não ligados.

[145] Em algumas incorporações da invenção, a ligação do padrão tem um efeito não funcional sobre o alvo, que pode se detectado ou medido, por exemplo, alterando uma freqüência de uma cauda fluorescente fixada ao padrão ou ao alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, o padrão liga-se com o alvo de uma maneira semelhante àquela de um ligante do alvo. Várias técnicas, por exemplo, tais como as conhecidas na técnica (por exemplo, NMR, IR) podem ser usadas para analisar as estrutura combinada alvo/padrão. Opcionalmente, o ensaio de ligação (e/ou um ensaio funcional) pode incluir mudar vários parâmetros ambientais, tais como temperatura, pH e/ou outras variáveis ambientais, por exemplo, para determinar uma resistência de ligação.

[146] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se um ensaio de ligação para determinar um nivel de linha-base de ligação do padrão externo às áreas ativas do alvo. Num exemplo, o grau de ligação de um padrão particular com as hélices alfa numa proteina pode ser conhecido a partir de um análogo do alvo. A ligação total ao alvo, entretanto, inclui ligações com as partes não de hélice da proteina e/ou áreas- alvo do alvo.

[147] Numa incorporação exemplar da invenção, nota-se que se espera um número grande de acertos e/ou provê-se uma sobreposição entre os padrões. Como resultado, usa-se qualidade menor e/ou ensaios mais rápidos, uma vez que a interferência causada por baixas taxas de ligação pode ser a menor parte de um problema. Num exemplo, a linha divisória resulta quando se combinam dois ensaios, baseada numa repetição de medidas triangulares entre os padrões usados nos ensaios.

5. Padrões: idéia geral

[148] 5.1. Padrão exemplar

[149] A Figura 4A é uma ilustração esquemática de um padrão exemplar 400, de acordo com uma incorporação da invenção.

[150] O padrão 400 compreende uma estrutura 402 e quatro componentes quimicos 406, 410, 414 e 422 fixados à estrutura 402 via ligações 404, 408, 412 e 420, respectivamente. Este é somente um padrão exemplar, visto que as propriedades de todos estes elementos podem variar, por exemplo, tal como descrito abaixo. Em particular, podem variar um ou mais tipos de componentes, número de componentes, tipo de ligação, distância entre componente e estrutura, tipo de estrutura e sitio de conexão à estrutura, para padrões diferentes, conjuntos de padrões e/ou incorporações da invenção.

[151] Numa incorporação exemplar da invenção, uma pluralidade de componentes cooperam para definir uma medida. Numa incorporação exemplar da invenção, a finalidade do padrão é detectar sitios de interação àqueles componentes que definem uma medida nas distâncias entre os componentes. A combinação de uma medida para a molécula-alvo pode ser indicada pela ligação do padrão. Numa incorporação exemplar da invenção, uma unidade básica de medida é um triângulo (ou outra forma geométrica) definido por um subconjunto de todos os componentes. Como se descreverá abaixo, a forma triangular tem propriedades particulares que a tornam apropriado para algumas incorporações. Em geral, se um padrão incluir mais que o número de componentes numa medida (por exemplo, mais que dois componentes para uma medida linear, mais que três para um triângulo) , prover-se-á mais que uma medida por um único padrão. Conseqüentemente, na incorporação exemplar da invenção mostrada, define-se uma pluralidade de medidas triangulares diferentes num único padrão. Em algumas incorporações e em alguns casos, um padrão incluirá somente uma medida, por exemplo, o padrão 400 inclui somente uma medida única de quatro pontos, porém quatro medidas triangulares. Descrevem-se abaixo métodos exemplares para determinar qual dentre várias medidas possíveis liga realmente.

[152] Mostra-se uma geometria triangular através das linhas tracejadas 416, 418 e 420 que definem as distâncias entre pares de componentes do padrão 400. Tal como notado acima, numa incorporação exemplar da invenção, o propósito do padrão é detectar sitios de interação que ligam aqueles componentes (406, 410, 414) nas distâncias definidas pelas linhas tracejadas 416, 418 e 420 (por exemplo, lados de triângulo). Admitindo que o padrão 400 incluiu somente os componentes 406, 410 e 414, então uma ligação do padrão ao alvo 100 pode ser usada como uma indicação que três sitios de interação, de um tipo apropriado para ligar aos componentes 406, 410 e 414 estão aproximadamente nas distâncias respectivas definidas pelo padrão 400. Uma vez que o padrão 400 define triângulos múltiplos, uma ligação do padrão 400 indica que pelo menos um dos triângulos definidos pelos componentes, liga-se.

[153] A Figura 4B mostra o padrão 400 interagindo com o alvo 100, em três sitios de interação 450, 452 e 454. Não são mostrados os componentes que não interagiram e o restante do padrão.

[154] 5.2. Número de componentes numa medida

[155] Como se observou, cada pluralidade de componentes define uma medida. Embora a invenção presente forneça, em algumas incorporações da mesma, medidas com dois, três, quatro e/ou outros números de componentes e/ou conjuntos de padrões incluindo uma mistura de medidas diferentes, numa incorporação exemplar da invenção, a medida básica usada é um triângulo, com três componentes. Usando um triângulo pode-se prover um ou mais dos benefícios potenciais seguintes: (a) Um triângulo define uma relação espacial estável que pode ser útil como um componente unitário quando se "constrói" um modelo em três dimensões da área-alvo, a partir dos resultados de ligação; (b) Existem menos triângulos possíveis que medidas de quatro lados (por exemplo). Conseqüentemente, gera-se uma biblioteca que inclui medidas que cobrem com menos consumo de tempo. Ademais, como é desejável em algumas incorporações da invenção, prover sobreposição entre medidas, tais medidas de sobreposição são providas mais facilmente se houver menos medidas. É possível que limitações quimicas possam impedir a construção de bibliotecas de padrões de medida de ordem elevada; (c) Um triângulo é sempre co-planar (por exemplo, três pontos não colineares definem um plano), o que pode ser matematicamente útil para alguns métodos de reconstrução; (d) Para algumas aplicações, um triângulo representa o número minimo de pontos de ligação que resultarão numa ligação mensurável com uma área ativa de alvo. Um fármaco tipico inclui seis ou mais pontos de ligação, freqüentemente tantos quanto dez ou mais. De modo inverso, medida de ordem mais elevada pode ligar muito fortemente. Em outras aplicações, o número ótimo de componentes numa medida pode ser maior ou menos, naturalmente.

[156] Alternativamente, usa-se uma medida incluindo dois componentes, por exemplo, para definir linhas. Alternativamente ou adicionalmente, usam-se medidas valendo quatro ou de valores maiores, por exemplo, para definir mais exclusivamente uma configuração de sitio de interação. Em algumas incorporações da invenção pode-se usar uma mistura de medidas de valores diferentes, no conjunto de padrões e/ou na reconstrução, por exemplo, medidas de 2, 3, 4 e 5 pontos, que podem ou não ser planares.

[157] 5.3. Número de componentes num padrão

[158] Numa incorporação exemplar da invenção, o número de componentes num padrão está entre quatro e dez, entretanto, pode-se prover um número menor (por exemplo, três) ou maior. Algumas estruturas podem ser limitadas em relação ao número de componentes diferentes, posições de componentes e/ou combinações de componentes possíveis. Números grandes de componentes geralmente são desejáveis se os componentes definirem medidas triangulares diferentes. De modo contrário, padrões com pontos de fixação múltiplos podem ser mais propensos a discordâncias esféricas e/ou outras interações adversas entre os componentes, que inibam ligação.

[159] Embora a própria estrutura tenha propriedades quimicas e possa ser considerada como tendo componentes, em algumas incorporações da invenção, estas propriedades são ignoradas, por exemplo, durante design de biblioteca e/ou durante análise de resultados de ligação.

[160] 5.4. Tipos de componentes

[161] Numa incorporação exemplar da invenção, os componentes são selecionados de modo a refletir os tipos de ligações que se espera que o fármaco faça com o alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, os componentes são selecionados com base em seu comportamento quimico. Se vários componentes exibirem um comportamento particular, numa incorporação exemplar da invenção, seleciona-se somente o minimo de um dos componentes. Em algumas incorporações da invenção, componentes com propósitos múltiplos, que podem ligar a diversos sitios de ligação, são usados em vez de componentes que podem ligar a apenas um tipo de sitio-alvo. A especificidade dos componentes selecionados pode depender, por exemplo, do número total de componentes, de seu tamanho e de sua acessibilidade para processamento quimico. Deve-se notar que alguns componentes são direcionais, enquanto que outros são não direcionais. Onde disponiveis ligações não direcionais podem ser preferidas em relação às ligações direcionais. Em algumas incorporações da invenção, executa-se dois niveis de mensuração, um nivel de resolução grosseiro e um nivel de resolução fino. É possivel o uso de componentes mais específicos durante o nivel de resolução fino de mensuração. Descrevem-se abaixo detalhes e métodos adicionais para, opcionalmente, reduzir o número de componentes usados em algumas incorporações da invenção.

[162] Segue uma lista de componentes dos quais um ou mais podem ser fixados aos padrões: (a) Doador de ligação de hidrogênio. Ligação direcional; (b) Receptor de ligação de hidrogênio. Ligação direcional; (c) Carga positiva. Ligação não direcional; (d) Carga negativa. Ligação não direcional; (e) Anel aromático. Ligação direcional; (f) Grupo hidrofóbico. Em geral, não direcional, entretanto, alguns, por exemplo, anéis, podem ser direcionais com uma preferida direção perpendicular ao plano do anel. Em outras incorporações da invenção pode-se usar componentes diferentes, por exemplo, provendo também ligações de halogênio, carbonila, fosfato e sulfato. Deve-se notar que os componentes diferentes podem diferir grandemente em suas afinidades quimicas ou podem diferir menos ou ainda ligeiramente. Em alguns conjuntos de padrões exemplares, usa- se a diferença ligeira entre afinidades de componentes para sintonia fina de uma distinção de mensuração entre tipos de ligação.

[163] Com respeito a ligações direcionais, em algumas incorporações da invenção, admite-se que a ligação tem flexibilidade espacial suficiente tal que um número pequeno, por exemplo, sete, de ligações direcionais diferentes serão suficientes para cobrir todas as direções possíveis de ligação. Alternativamente, números menores ou maiores de direções de ligação podem ser usados. Opcionalmente, ligações direcionais diferentes têm números diferentes de direções representadas numa biblioteca de padrões. A distribuição angular das direções pode ser, por exemplo, uniforme, ou pode ser não uniforme, por exemplo, dependendo do tipo de ligação.

[164] Podem existir vários tamanhos diferentes de ligações hidrofóbicas. Numa incorporação exemplar da invenção, dois tamanhos são selecionados e representados por componentes diferentes. Um anel aromático pode servir também como um componente hidrofóbico superdimensionado. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se um anel aromático para combinar ligações aromáticas com outros anéis e/ou com alguns tipos de ligações de hidrogênio.

[165] A seleção acima de componentes e de resultados de direções resulta em 25 componentes únicos, que podem ser fixados às estruturas. Descreve-se abaixo um conjunto exemplar de componentes.

[166] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se um subconjunto dos componentes acima. O uso é causado pela flexibilidade rotacional de doadores e/ou receptores de ligação de hidrogênio. Embora tal flexibilidade geralmente reduzirá a probabilidade de ligação quimica, a massa de um átomo de hidrogênio usado num componente de ligação de hidrogênio é suficientemente baixa que a redução na probabilidade pode não afetar materialmente os resultados do método de mensuração, pelo menos para alguns padrões e ensaios.

[167] Alternativamente ou adicionalmente, permite-se a flexibilidade rotacional para anéis aromáticos. Embora os anéis aromáticos tenham massa elevada, a área de ligação grande do anel compensa a redução na resistência de ligação causada permitindo flexibilidade rotacional do anel.

[168] Alternativamente ou adicionalmente, algumas ligações polares podem ser representadas por um componente único, tal como OH, que pode agir tanto como doador quanto como receptor de ligação de hidrogênio.

[169] Opcionalmente, por exemplo, se a informação quimica puder ser executada externamente, mais componentes gerais serão usados e um número menor de triângulos numa biblioteca será abrangido.

[170] 5.5. Sobreposição de medidas num conjunto

[171] Numa incorporação exemplar da invenção, o espaço triangular como um todo é abrangido provendo uma pluralidade de triângulos, cada qual com liberdade suficiente em seus parâmetros (por exemplo, comprimento de ligação, afinidade quimica) , tal que se possa esperar que cada arranjo triangular de pontos de ligação ligue-se a um dos triângulos num grau mensurável. Opcionalmente, a cobertura de cada triângulo no espaço triangular sobrepõe-se com a cobertura de outros triângulos, para garantir que nenhuma das partes do espaço fique descoberta.

[172] Como será explicado mais detalhadamente abaixo, numa incorporação exemplar da invenção, projeta-se uma biblioteca de padrões tal que cada arranjo triangular possivel de pontos de ligação apareça em (ou encaixe-se dentro dos parâmetros de) mais de um padrão. Em alguns casos, triângulos exatamente congruentes não podem ser providos, enquanto que, provêm-se triângulos que sejam grosseiramente congruentes (por exemplo, componentes e comprimentos laterais semelhantes). Estes t que sejam grosseiramente congruentes (por exemplo, componentes e comprimentos laterais semelhantes). Estes triângulos congruentes podem ter ou não a mesma cobertura em espaço triangular. Por exemplo, admitindo- se os mesmos componentes, provêm-se dois triângulos com os comprimentos laterais seguintes: (3, 4, 5) e (3,1, 3,9, 5,2) (medidas em angstrom). Estes triângulos podem, por exemplo, cobrir a parte de espaço triangular de (2, 3, 4) a (4, 5, 6) .

[173] Em algumas incorporações da invenção, pelo menos parte do espaço triangular é abrangida por um conjunto de triângulos com cobertura de sobreposição. Por exemplo, para a mesma parte do espaço triangular, os triângulos providos são (2, 3, 4,5) e (2,5, 3,5, 5,3), que têm sobreposição, porém cobertura diferente.

[174] Embora a sobreposição seja útil por várias razões, por exemplo, tal como se descreve abaixo, ela aumenta o tamanho da biblioteca. Quando se provê sobreposição, o método de reconstrução usado opcionalmente leva em conta a sobreposição.

6. Reconstrução

[175] Após repetir o processo 300 (Figura 3) para tantos padrões quantos desejados, as afinidades medidas de padrões 400 para o alvo 100 são usadas opcionalmente para reconstruir um modelo da distribuição espacial de área de interação 102. Descreve-se abaixo um método exemplar.

[176] Num processo de mapeamento (teórico) exemplar para uma molécula-alvo particular, que usa uma biblioteca de 75.000 padrões, espera-se que cerca de 400 padrões ligar-se- ão ao alvo.Devido à repetição de triângulos na biblioteca e/ou devido à sobreposição em cobertura de triângulos não congruentes na biblioteca exemplar, espera-se que o número de triângulos reais definidos pela área-alvo e ligados por padrões seja menor. Num exemplo (teórico), o número de triângulos "reais" que são definidos pela área-alvo e ligados por padrões é igual 100 triângulos diferentes.

[177] Por exemplo, tomando um farmacóforo de 10 pontos, tal farmacóforo pode incluir, por exemplo, 10*9*8/6 triângulos, o que equivale a 120 triângulos. Em algumas incorporações da invenção, não se identificam todos estes triângulos, por exemplo, devido à elevada similaridade entre triângulos (baixa capacidade de distinção) ou devido à falta de ligação (por exemplo, devido às discordâncias esféricas). A estrutura de 10 pontos pode, certamente ser reconstruída com menos que 100% dos triângulos, especialmente dos triângulos perdidos que se perdem aleatoriamente. Por exemplo, 50% dos triângulos podem ser suficientes.

[178] Entretanto a situação real é mais generosa. Um farmacóforo tipico pode incluir 20 pontos, dos quais, tipicamente apenas entre 8 e 10 necessitam ser identificados de modo a prover ligação satisfatória. Conseqüentemente, qualquer subestrutura do farmacóforo que inclua 8-10 pontos corretos pode servir como um bom ponto de partida para geração de fármacos. Menos pontos identificados podem ser úteis também, por exemplo, tal como descrito abaixo.

[179] Embora vários métodos possam ser usados para reconstruir o arranjo, numa incorporação exemplar da invenção, usa-se um método de duas etapas. Primeiro, estimam- se os triângulos "reais" a partir dos resultados do ensaio, usando opcionalmente um algoritmo de agrupamento. Depois, descobre-se um arranjo apropriado usando os triângulos, usando opcionalmente um algoritmo de agrupamento ou algoritmo de pesquisa baseada em escore. Em outras implementações, pode-se usar método de etapa única ou de múltiplas etapas.

[180] 6.1. Extração de triângulo

[181] Numa incorporação exemplar da invenção, esta etapa do processo tem duas partes, entretanto, em outras implementações, esta etapa tem uma parte única ou mais que duas partes. Uma parte é determinar quais medidas de triângulos combinaram-se. Esta parte pode menos que trivial, por exemplo, devido ao fato que cada padrão inclui triângulos múltiplos. Entretanto, a repetição de triângulos entre padrões pode ajudar na diferenciação. Outra, opcional, parte do processo é determinar as distâncias reais envolvidas, em vez daquelas definidas por medidas. Por exemplo, uma distância real entre dois componentes pode ser de 4,3 angstrom, enquanto que medidas triangulares de ligação têm distâncias de 4 e 5 angstrom. Em algumas incorporações da invenção, é desejável calcular a distância real de 4,3 angstrom, a partir dos resultados de ligação. Opcionalmente, esta é provida pela sobreposição em cobertura das medidas triangulares diferentes.

[182] Numa incorporação exemplar da invenção, provêm-se as duas partes do processo num processo composto único, por exemplo, usando agrupamento. Alternativamente, pode-se usar um método de duas etapas. Opcionalmente, usa-se um método interativo com uma estimativa de quais medidas ligadas estão sendo usadas para estimar distâncias reais e as distâncias reais sendo usadas para melhorar a estimativa mais próxima de quais medidas ligaram.

[183] A Figura 5 é um fluxograma de um método 500 para determinar quais triângulos não se ligaram com um alvo, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção.

[184] Em 502, define-se um espaço para cada tipo de triângulo (definido pelos componentes do triângulo) . Cada tal espaço tem três dimensões, cada uma das quais representando o comprimento de um lado do triângulo.

[185] Em 504, faz-se uma notação posicionai {x, y, z] num espaço se um padrão incluindo aquele tipo de triângulo com lados de comprimentos {x, y, z] fosse mostrado para ligar-se com o alvo. Deve-se notar que para duas estruturas diferentes, triângulos combinando-se exatamente podem ser dificeis de gerar. Em vez, os triângulos podem estar quase combinando, por exemplo, tendo comprimentos laterais ligeiramente diferentes.

[186] Numa incorporação exemplar da invenção, usam-se os resultados de ensaio como uma entrada binária, havendo ou não uma ligação. Alternativamente, por exemplo, se forem observadas mudanças de conformação ou se houver uma medida de atividade e/ou ligação, a resistência de ligação poderá ser representada por uma amplitude continua ou de etapas múltiplas, usando uma notação de acerto.

[187] Numa incorporação exemplar da invenção, se um padrão único incluir triângulos múltiplos, marca-se um acerto em cada um dos espaços relevantes. Alternativamente ou adicionalmente, se um triângulo único puder combinar-se com dois triângulos de tipos diferentes, por exemplo, devido à sobreposição entre afinidade de componente, ele também será marcado em espaços múltiplos. Opcionalmente, a amplitude da marcação é normalizada para o número de espaços que são marcados pelo padrão. Alternativamente ou adicionalmente, provê-se uma amplitude diferente em cada espaço, suscetível a uma probabilidade a priori de ligação.

[188] Em 506, as notações de acertos são substituídas por uma função de alargamento espacial. Numa incorporação exemplar da invenção, a função de alargamento representa a probabilidade daquele triângulo formar uma ligação em distâncias diferentes representadas pelo alargamento. Alternativamente ou adicionalmente, o alargamento está entre espaços, por exemplo, se dois comprimentos sobrepuserem em suas afinidades.

[189] Alternativamente, provê-se a indicação de acerto originalmente como uma função de alargamento.

[190] Numa incorporação exemplar da invenção, define-se o alargamento como:

onde Δx é a diferença entre os comprimentos dos lados e ox é um valor representando a dificuldade em curvar a molécula de modo que ela possa executar a ligação. Numa incorporação exemplar da invenção, ox é uma função de x, por exemplo, ox = a.x12". Numa incorporação exemplar da invenção, o parâmetro "a" é 1,414. Possivelmente, a função de alargamento é não uniforme em espaço, por exemplo, para refletir características não uniformes da ligação. Opcionalmente, pelo menos em parte, as funções de alargamento são derivadas empiricamente, ligando padrões tendo distâncias controladas entre ligações, com alvos tendo modelos conhecidos. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se tal teste empirico para outros propósitos, por exemplo, para determinar flexibilidade em comprimento de ligação, afinidade quimica múltipla de componentes e/ou simetria da função de alargamento. Opcionalmente, os alvos são classificados também de acordo com sua flexibilidade. Opcionalmente, num processo interativo, uma vez que se calcula o modelo, uma flexibilidade do alvo é calculada e/ou decidida, por exemplo, formando uma tabela, e usada para corrigir a função de alargamento usada.

[191] Os acertos de alargamento são então combinados, por exemplo, por adição, e descobrem-se os picos no resultado (508). Numa incorporação exemplar da invenção, selecionam-se os picos baseados na sua forma. Alternativamente ou adicionalmente, selecionam-se os picos baseados em sua amplitude passando um limite. Este limite pode representar, por exemplo, o número de triângulos que necessitam ligar, para indicar uma combinação possivel. O limite pode ser o mesmo para todos os espaços ou pode ser diferente. Opcionalmente, seleciona-se o limite e/ou o método de produzir decisão com base na estatística de agrupamento, por exemplo, a partir de uma tabela de resultados empíricos prévios. Alternativamente ou adicionalmente, seleciona-se o limite de tal modo que se encontre um número minimo de combinações. Opcionalmente, se houver um número grande de combinações abaixo do limite, usa-se um conjunto diferente de padrões para o processo de ligação. Note-se que em algumas incorporações da invenção, para qualquer tripleto dado de pontos de ligação há geralmente cerca de 12 triângulos, ou mais, que se espera poderem ligar-se. Por exemplo, espera-se tanto que um lado mais curto como um lado mais longo possa ligar-se a um par de sítios de ligação tendo uma distância intermediária entre eles. Além disso, cada tipo de triângulo pode aparecer várias vezes, por exemplo, três vezes no conjunto. Em alguns conjuntos, cada (ou algum) ponto de triângulo no espaço triangular é coberto por 24 triângulos — 8 desenhos triangulares que tenham lados mais longos e mais curtos em várias combinações, vezes 3, se cada triângulo for provido três vezes. Sobreposição adicional pode ser provida por componentes ambíguos.

[192] Opcionalmente, analisando correlação entre espaços e padrões, alguma combinação geométrica de quatro pontos (ou maior) pode ser também encontrada.

[193] 6.2. Reconstrução de configuração de arranjo

[194] A Figura 6A é um fluxograma de um método 600 para determinar um arranjo espacial de sítios de ligação a partir dos resultados do método da Figura 5, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção. Numa incorporação exemplar da invenção, o método compreende construir todas as configurações (por exemplo, formas tridimensionais) que podem ser construídas a partir dos triângulos identificados e classificar as configurações usando um método de pontuação, selecionando finalmente a configuração com um escore máximo.

[195] Em 602, constroem-se todas as configurações possíveis que podem ser construídas a partir dos triângulos encontrados na Figura 5. Alternativamente constroem-se modelos de computador de todas as configurações possíveis, numa incorporação exemplar da invenção, além disso, geram-se as configurações. Por exemplo, em combinação com o método de pontuação descrito abaixo, pode-se construir uma configuração, ou sua construção avançada, somente se for provável ela ter um escore útil. Por exemplo, uma vez que uma solução de configuração tenha um escore abaixo do máximo encontrado até aqui, que se ignora solução inferior.

[196] Numa incorporação exemplar da invenção, o método de construção consiste em formar uma estrutura parte por parte. Por exemplo, adiciona-se um triângulo a uma configuração existente somente se tiver um comprimento lateral e/ou componentes que combinem um comprimento lateral com um par de componentes na estrutura. Um limite de diferença de tamanho pode ser definido para permitir a combinação de dois lados. Alternativamente ou adicionalmente, pode-se definir um limite de combinação entre componentes. Opcionalmente, exigem-se componentes para combinar nas extremidades do lado de combinação, ou para ter um comportamento quimico de sobreposição. Tais limites podem depender do comprimento e/ou dos tipos de componentes e/ou de outras propriedades dos padrões e/ou do alvo. Note-se que um primeiro padrão pode ligar-se num sitio de ligação particular usando um método de ligação diferente de um segundo padrão, contanto que o sitio de ligação suporte ambos os métodos de ligação.

[197] Numa incorporação exemplar da invenção, a construção de uma configuração consiste em selecionar seqüencialmente um triângulo de uma lista de triângulos (de ligação) disponíveis, até que todos os triângulos tenham sido usados pelo menos uma vez. Os triângulos usados podem permanecer na lista para uso repetido. Alternativamente, a configuração pode ser formada usando módulos, cada um dos quais construídos a partir de submódulos e, finalmente, triângulos.

[198] Em 604, calcula-se um escore para cada configuração. Tal escore é, opcionalmente, um valor heurístico indicando a razoabilidade dos resultados de ensaio derivando do alvo tendo a configuração. Vários métodos de pontuação podem ser usados. Numa incorporação exemplar da invenção, o método de pontuação baseia-se na ligação particular ente os triângulos na configuração e/ou na probabilidade dos próprios triângulos serem corrigidos em primeiro lugar.

[199] Numa incorporação exemplar da invenção, o escore é o produto de escores para cada lado triangular compartilhado. Numa incorporação exemplar da invenção, o escore para um lado triangular que é compartilhado por dois triângulos é uma probabilidade estimada dos dois lados dos dois triângulos ligados a um mesmo par de sitios de ligação. Numa incorporação exemplar da invenção, o escore é o produto da função de alargamento acima, para os eixos x, y e z. Alternativamente ou adicionalmente, outros escores mais simples podem ser usados, por exemplo, baseados somente na diferença de tamanhos dos lados.

[200] Numa incorporação exemplar da invenção, o escore não depende da falta de um triângulo. Por exemplo, se uma configuração gerada incluir uma configuração de três pontos para a qual nenhum padrão apropriado não combinou, não se assume que a configuração esteja incorreta, nem que o escore reduziu. Alternativamente, o escore pode ser reduzido responsivo à existência de triângulos que são encontrados numa configuração e não encontrado em qualquer padrão de combinação, por exemplo, baseado em sua contagem.

[201] Alternativamente ou adicionalmente, algumas configurações podem ser permitidas baseadas em heurística, por exemplo, normas que descrevam de que maneira o arranjo tipicamente se parece. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se a informação anterior para permitir alqumas confiqurações, por exemplo, um conhecimento ou modelo parcial de uma molécula que se liga satisfatoriamente com o alvo.

[202] Em 606, seleciona-se a estrutura com o escore máximo como o arranjo de mapa dos sitios de ligação para o alvo. Tal como mostrado acima, 602-606 podem ser realizados como um método de construção e pesquisa repetidas, por exemplo, com estruturas construídas em resposta a isto como progressos de pesquisa e indica se uma determinada estrutura tem um escore acima de um limite (e então serão seus dependentes) . Muitos métodos de pesquisa apropriados são conhecidos na técnica, por exemplo, na técnica de pesquisa gráfica e na técnica de pesquisa de árvores de jogos (por exemplo, para programas de jogar xadrez).

[203] 6.3. Variações de reconstrução

[204] Numa incorporação exemplar da invenção, um alvo pode ter várias áreas ativas. Numa incorporação exemplar da invenção, permite-se a reconstrução para recriar uma estrutura de configuração disjunta, com cada parte disjunta representando um mapa de uma área-alvo. Opcionalmente, tal reconstrução pode ser requerida mesmo para uma área ativa única, se triângulos suficientes (por exemplo, componentes de padrões) que interconectam as partes disjuntas falharem em ligar (por várias razões) e/ou não estiverem disponíveis no conjunto de padrões usados, tal que uma estrutura continua não possa ser reconstruída a partir dos triângulos que se combinaram.

[205] Opcionalmente, a reconstrução acima permite que um triângulo apareça apenas uma vez numa configuração reconstruída. Mesmo se um triângulo aparecer realmente duas vezes (ou mais) na configuração real, a redundância de triângulos semelhantes, geralmente ainda permitirá que a estrutura seja reconstruída. Alternativamente ou adicionalmente, permite-se que um triângulo apareça mais que uma vez, entretanto, isto pode afetar o escore, por exemplo, reduzindo-o. Alternativamente, usa-se uma aproximação experimental iterativa, tal como se descreve abaixo, para bloquear parte do alvo (por exemplo, comum fármaco de molécula pequena ou anticorpo apropriado) e observar se o triângulo ainda combinará.

[206] Opcionalmente, permite-se intervenção de usuário, por exemplo, para ver a estrutura final ou várias estruturas candidatas. Por exemplo, se uma determinação não puder ser feita, um ser humano pode ser solicitado a selecionar entre as opções, forças determinadas combinações e/ou partes de configuração e/ou eliminar de consideração determinadas possibilidades, baseado, por exemplo, na experiência e julgamento humanos e/ou informação adicional a respeito do alvo de vários tipos.

[207] Deve-se notar que, possivelmente uma saida dos métodos de agrupamento e/ou de reconstrução de forma é uma entrada para um processo interativo e/ou para desenvolvimento de fármaco adicional. Por exemplo, a aplicação dos métodos acima pode mostrar onde mais exatamente há falta de dados para formar um resultado completo e/ou onde há ambigüidades entre soluções possíveis.

[208] Deve-se notar que a estrutura resultante pode ter uma ambigüidade de espelho (por exemplo, simetria), devido ao uso exclusivo de triângulos. Opcionalmente resolve-se esta ambigüidade usando pelo menos medida de 4 ou mais pontos, opcionalmente construída ou selecionada para ligar em somente uma das possibilidades. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se o efeito de discordâncias esféricas para mostrar diferença entre duas possibilidades. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se informação anterior para mostrar diferença entre as mesmas.

[209] 6.4. Método alternativo de reconstrução

[210] A Figura 6B é um fluxograma 620 de um método alternativo de reconstrução, usando agrupamento para reconstrução de forma, de acordo com uma incorporação exemplar da invenção.

[211] Em 622, seleciona-se um triângulo a partir de um conjunto de triângulos encontrados, que foram encontrados para ligar no ensaio e agrupamento da Figura 5. Usa-se este triângulo como base para construir uma estrutura.

[212] Em 624, seleciona-se um par de triângulos a partir dos triângulos encontrados restantes, tal que os dois triângulos compartilhem entre si um lado e cada triângulo compartilhe também um lado com uma parte da estrutura (por exemplo, que dois lados da estrutura possam ou não ser lados do mesmo triângulo, dependendo, por exemplo, da implementação). Quando se adiciona o par de triângulos à estrutura a estrutura cresce em um ponto no espaço.

[213] Repete-se 624 (626) até que não se possa adicionar nenhum par de triângulos. Isto completa uma estrutura potencial.

[214] Frequentemente, há várias escolhas possíveis de se fazer em 624, por exemplo, para selecionar o par de triângulos e/ou para decidir onde adicioná-los. Em 628, executa-se uma árvore de estruturas possíveis, repetindo-se 624 e 626 para cada escolha possivel de pares de triângulos e sua localização. Este processo pode ser executado, a priori, por exemplo, criando filamentos múltiplos cada vez que pares de triângulos múltiplos estiverem disponíveis para seleção e/ou cada vez que tais pares puderem ser fixados em diferentes locais.

[215] Em 630, repete-se 622-628 selecionando-se todos os triângulos possíveis como bases, em série (ou em paralelo). Alternativamente, é possivel usar outros métodos para gerar todas as estruturas possíveis aa partir dos triângulos. Opcionalmente, usa-se um método de podadura, por exemplo, se uma estrutura for claramente inapropriada ou incapaz de utilizar uma porcentagem significativa dos triângulos (por exemplo, 30%, 50%, 70% ou quaisquer valores menores, intermediários ou maiores), a estrutura é deixada. Geralmente, quanto maior o número de triângulo que se permite ignorar, mais fácil será prover uma estrutura (por exemplo, mesmo em condições de interferência). Entretanto, a estrutura será menos forçada pelos resultados de ensaio e pode ser menos segura.

[216] Em 632, todas as subestruturas encontradas nas estruturas potenciais geradas. Opcionalmente, se encontram, apenas, algumas subestruturas, por exemplo, somente a maior delas ou somente aquelas acima de determinado tamanho. Numa incorporação exemplar da invenção, o método aplicado é um algoritmo de probabilidade máxima para descobrir a estrutura mais provável.

[217] Em 634, agrupam-se estas subestruturas, com cada ponto representando ume estrutura na qual se encontra a subestrutura. Numa incorporação exemplar da invenção, define- se o espaço de agrupamento por tipo de triângulo (por exemplo, tipo de componentes do triângulo) e abrange-se o espaço pelos lados dos triângulos. Assim, por exemplo, marca- se uma subestrutura de 10 pontos de uma estrutura de 20 pontos que inclui o mesmo número de tipos de componentes tal como a subestrutura, com um local em que o espaço determinado pelas três coordenadas cartesianas de cada um dos pontos (por exemplo, 30 medidas para uma subestrutura de 10 pontos) . Opcionalmente, se lidam com várias orientações selecionando um determinado triângulo para ser um triângulo-base tendo uma orientação. Alternativamente ou adicionalmente, o espaço é marcado com estruturas de uma maneira rotacional simétrica (ou analisada assim) tal que os resultados se possam comparar os resultados de orientações diferentes. Descreve-se um algoritmo exemplar em R. Nussinov, H.J. Wolfson, "Efficient Detection of Three Dimensional Structural Motifs in Biological Macromolecules by Computer Vision Techniques", PNAS, volume 88, páginas 10495-10499, dezembro de 1991, cuja divulgação incorpora-se aqui por referência.

[218] Em 636, seleciona-se a melhor estrutura. Admite-se que se uma subestrutura for suficientemente comum e grande o suficiente ela será tanto correta como útil. Numa incorporação exemplar da invenção, aplica-se um limite para selecionar somente aquelas subestruturas com estruturas e grupamentos de um tamanho minimo. Outros métodos de seleção também podem ser usados, por exemplo, pontuação, por exemplo, baseado no escore acumulado de pares combinados de triângulos (esta combinação pode ser limitada durante construções, por exemplo, usando um limite pré-estabelecido).

[219] Alternativamente, são usados outros métodos de encontrar uma subestrutura comum grande.

[220] Deve-se notar que embora o método de agrupamento possa gerar uma estrutura que não use todos os triângulos e que não seja completa, não é essencial um mapa completo do farmacóforo para muitas incorporações da invenção, por exemplo, para conduzir a geração e a descoberta.

7. Análise

[221] 7.1. Visão geral

[222] O processo acima para mensurar e reconstruir uma área-alvo pode ser usado para prover uma faixa ampla de informações. A qualidade das informações e seu tipo podem ser de várias espécies. Os seguintes são tipos exemplares de parâmetros que podem ser usados para classificar tais informações: (a) Completabilidade. As informações podem ser completas ou parciais, um modelo completo de área-alvo ou um modelo somente de parte de uma área; (b) Factual ou estatística. Um exemplo de informação factual é um modelo exato. Um exemplo de informação estatística é um conjunto de probabilidades relativas para um conjunto de modelos possíveis; (c) Independência. Uma informação pode ser independente de outra informação, por exemplo, sendo um modelo exato ou ela pode depender, por exemplo, de um modelo paramétrico cujo valor exato depende de informação adicional. Além disso, informação derivada usando os métodos acima pode ser usada como informação parcial para um processo diferente; (d) Confirmação. A informação pode apoiar-se em outra informação ou pode permanecer como está ou ainda conflitar com outra informação; (e) Positividade. A informação pode ser positiva, visto que ela indica o que existe se for desejável, ou negativa, visto que ela pode ser usada principalmente para eliminar determinadas possibilidades.

[223] Embora a informação gerada possa ser a respeito de sitios de ligação, em alguns casos, a informação também diz respeito à geometria do alvo em sitios que não sejam de ligação. Como será descrito abaixo, por exemplo, uma estrutura geométrica também pode afetar a utilidade de um condutor de fármaco.

[224] Em algumas incorporações da invenção usa-se a análise para obter informação a respeito dos próprios padrões, por exemplo, sua afinidade de ligação relativa, e/ou seu comportamento quimico (por exemplo, dependências de pH). Tal informação pode ser geral ou pode ser para grupos de alvos, por exemplo, diferente para famílias diferentes de proteínas, e igual dentro de uma familia.

[225] Como pode ser apreciado, tal faixa de informação variando amplamente é acessível, a muitos métodos de análise, alguns dos quais estão descritos abaixo e para muitas aplicações, algumas das quais também estão descritas abaixo. Em particular, alguns métodos de análise exemplares direcionam-se para armazenagem de informação adicional a respeito da área-alvo e para detecção de erro e análise e algumas aplicações exemplares integram-se como parte de um processo para descoberta de fármacos.

[226] Em alguns casos, os resultados da análise integram- se à reconstrução como informação geométrica e/ou quimica. Alternativamente ou adicionalmente, associa-se a informação com a reconstrução e/ou alvo, por exemplo, de maneira semelhante àquela usada para condutores de fármacos. Geralmente, esta maneira depende do tipo de banco de dados usado para armazenar informações.

[227] 7.2. Verificação de reconstrução

[228] Numa incorporação exemplar da invenção, determina- se o tamanho e/ou tipo de erro do arranjo. Num exemplo, analisa-se o arranjo reconstruído para gerar valores teóricos de ligação para o conjunto de padrões usados. As diferenças entre estes valores teóricos de ligação e os valores reais de ligação podem ser usadas para indicar partes do arranjo que não estejam exatas e/ou para indicar um grau de imprecisão do arranjo e/ou do processo de reconstrução como um todo.

[229] Alternativamente ou adicionalmente, aplica-se verificação fisica, por exemplo, aplicando-se um método de teste adicional e/ou biblioteca de ensaios para selecionar entre alternativas ou para verificação.

[230] 7.3. Resistência de ligação

[231] Numa incorporação exemplar da invenção, analisa-se o arranjo gerado para avaliar a resistência de ligação relativa de pontos de ligação na área-alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, modela-se o arranjo reconstruído e calculam-se os valores teóricos de ligação para o conjunto de padrões. Variações nos valores reais de ligação podem ser causadas parcialmente por uma afinidade reduzida ou aumentada da área-alvo. Geralmente, tal estimativa é estatística por natureza uma vez que existem muitas variáveis que afetam a probabilidade de ligação. Entretanto, espera-se que se um tipo e um comprimento de ligação forem conhecidos e a posição exata do padrão na área-alvo puder ser determinada (por exemplo, e suas conseqüências energéticas), então se poderá prover pelo menos uma análise estatística de resistência de ligação. Opcionalmente, provê-se uma linha-base analisando moléculas com comportamentos conhecidos, ou comparar a ligação triângulos-padrão diferentes, porém semelhantes.

[232] 7.4. Interações entre ligações

[233] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se a análise para determinar uma interação entre as ligações de pontos de ligação diferentes. Por exemplo, tal análise pode comparar a contribuição de um ponto de ligação com a ligação de um determinado padrão, quando comparado àquele esperado (por exemplo, baseado na energia e outros cálculos) e/ou quando comparado à contribuição aparente daquele ponto de ligação com a ligação de um padrão diferente. Isto pode indicar, por exemplo, o efeito da ligação para um sitio de interação na afinidade de um sitio de interação vizinho. Opcionalmente tais interações são calculadas e/ou modeladas usando um modelo de distribuição de carga eletrônica no alvo.

[234] 7.5. Análise geométrica

[235] Para alguns propósitos e para algum grau de precisão, o arranjo determinado pode ser considerado como sendo uma previsão da área-alvo. Provê-se informação adicional determinando quais padrões não ligaram ou ligaram com afinidade menor (a qual, se a geometria de ligação fosse semelhante é assumida, em algumas incorporações da invenção, para ser devido às discordâncias esféricas). Isto pode auxiliar em definir adicionalmente a geometria da área-alvo. Deve-se notar que algumas discordâncias esféricas podem ser preditas a partir da geometria do arranjo. Qualquer ligação que falhou sem qualquer razão aparente e devia ter combinado com a geometria pré-determinada, pode ser admitida como resultado de uma projeção de matéria que não define um ponto de ligação notável. Isto está descrito mais detalhadamente abaixo.

[236] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se a análise geométrica para determinar um tamanho de orificio de entrada na área 104 (por exemplo, onde se mostra a seta 400 na Figura 4B) . Um orificio pequeno e/ou determinados componentes na entrada de orificio pode permitir a possibilidade de determinados tipos e/ou tamanhos de fármacos. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se a análise geométrica para classificar o alvo, por exemplo, baseado no tamanho de substrato que pode influenciar. Numa incorporação exemplar da invenção, a análise geométrica (por exemplo, para determinação de substrato) é apoiada pela análise quimica dos componentes na área-alvo 104. A determinação da geometria pode ser útil também na decisão de quais métodos de marcação de moléculas pequenas e/ou padrões podem operar (por exemplo, não usar marcadores fluorescentes grandes, se o orificio de entrada for pequeno).

[237] Deve-se apreciar que em alguns casos pode ser mais fácil reconstruir a geometria de uma área-alvo, em vez de sua matriz de ligação quimica ou vice-versa.

[238] 7.6. Determinação de discordâncias esféricas

[239] Numa incorporação exemplar da invenção, detectam-se discordâncias esféricas no processo de análise e/ou usam-se para prover informação quimica e/ou geométrica adicional a respeito do alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, determinam-se discordâncias esféricas durante o processo de ligação comparando as afinidades de padrões diferentes com os mesmos triângulos. Opcionalmente, esta comparação leva em conta um ou mais tamanhos de orificio de entrada, comportamento químico do padrão, grau de combinação com a geometria de ligação e/ou outros sítios de ligação. As discordâncias estéricas são, por exemplo, causadas quando a proximidade ou a sobreposição potencial do padrão e da molécula-alvo reduz a afinidade de ligação.

[240] Quando se conhece a forma dos padrões e, em algumas incorporações da invenção relativamente rígidos, se podem esperar discordâncias estéricas resultantes dos componentes não participantes do padrão e/ou da própria estrutura.

[241] Numa incorporação exemplar da invenção, usam-se as discordâncias estéricas para gerar um mapa de locais próximos do alvo que interferem com átomos do padrão indicando possivelmente assim partes ocupadas (por exemplo, por átomos, campos elétricos), as quais não causam aparentemente uma interação de ligação com qualquer padrão, num grau notável.

[242] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapa para prover informação adicional a respeito da forma da área-ativa no alvo 100. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se o mapa para auxiliar no desenvolvimento de fármacos, por exemplo, separando por filtração fármacos potenciais que teriam as mesmas discordâncias estéricas. Opcionalmente, algum nível de filtração pode ser atingido combinando simplesmente a geometria de fármaco com a geometria de padrões que poderiam ter ligado bem, mas não o fizeram.

[243] A análise de afinidade geométrica e/ou química pode ser usada também para determinar uma forma do substrato natural do alvo, por exemplo, se ele não for claramente conhecido e/ou para determinar qual parte do substrato liga- se pela área 104.

[244] 7.7 Identificação de áreas de controle

[245] Numa incorporação exemplar da invenção, os resultados de ligação e/ou reconstrução são analisados para detectar uma ou mais áreas de controle do alvo. Geralmente, as áreas de controle não se ligam ao substrato "principal" do alvo, em vez de ligar-se a um hormônio separado ou outra molécula modificadora. Tipicamente, esta ligação secundária afeta o comportamento de ligação da área-alvo.

[246] Numa incorporação exemplar da invenção, as áreas de controle são identificadas por seu tamanho e por sua desconjuntada natureza de uma reconstrução de arranjo de área-alvo principal. Alternativamente ou adicionalmente, as áreas de controle são identificadas testando ligações com pares de padrões (ou na presença de várias moléculas, opcionalmente selecionadas a priori ou após a detecção da presença de áreas de controle) para detectar dependência de ligação intrapadrão. Alternativamente ou adicionalmente, as áreas de controle são identificadas a partir da forma do arranjo reconstruído. Alternativamente ou adicionalmente, detecta-se a presença de áreas de controle havendo sobra ligações de padrão que não são necessárias e/ou que não se encaixem na reconstrução.

[247] Numa incorporação exemplar da invenção, dependendo de se a ligação a uma área de controle é desejável ou indesejável, a identificação diferencial de áreas de controle pode ser usada para fazer triagem de condutores de fármacos potenciais.

[248] 7.8. Outra análise de mapa

[249] O mapa ou modelo do alvo pode ser analisado para produzir outra informação, de acordo com incorporações exemplares da invenção. Por exemplo, tal como mostrado acima, a distância de um ponto de ligação de uma área de controle ou área-ativa pode afetar o tipo de fármaco desenvolvido. Por exemplo, um fármaco que se liga na área de controle pode ter um efeito melhorado sobre o alvo, por exemplo, aquele de um agonista. A molécula que se liga próxima à área de controle ou área-ativa, ou dentro da área-ativa, pode fazer com que o alvo seja menos sensíveis a sinais e/ou incapaz de agir, por exemplo, um efeito antagonistico. Conseqüentemente, numa incorporação exemplar da invenção, o local da área de ligação do alvo é usada para auxiliar na determinação de qual espécie de efeito terapêutico esperar de um fármaco desenvolvido. Por exemplo, uma área de ligação próxima da área-alvo pode indicar um fármaco cuja cauda bloqueie o acesso à área-alvo.

[250] Em outro exemplo, áreas de ligação que estão do lado de fora da área-alvo, podem ser usadas para melhorar o design de fármaco. Um fármaco pode ser construído (ou descoberto) para incluir partes que se liguem na área-alvo e partes que se ligue do lado de fora da área-alvo. A combinação de áreas de ligação provê uma resistência de ligação maior que aquela provida individualmente por cada área, enquanto que parte da ligação molecular na área-alvo pode prover o efeito terapêutico desejado. Alternativamente ou adicionalmente, uma molécula que se ligue a duas áreas separadas pode causar uma mudança de conformação ou impedir tal mudança na molécula-alvo.

8. Uso em processos de descoberta de fármaco

[251] 8.1. Visão geral

[252] A descoberta de fármaco é um processo muito longo e caro por meio do qual se descobrem fármacos para curar doenças. O processo começa com a identificação de um alvo a ser afetado pelo fármaco, descobrindo fármacos potenciais que afetam o alvo e depois determinando qual, dentre os fármacos potenciais, é seguro e confiável. Freqüentemente, não se descobre nenhum fármaco apropriado e um dos candidatos a fármaco é modificado de várias maneira numa tentativa de torná-lo mais apropriado. Uma causa de dificuldade do processo de descoberta de fármaco é a dificuldade em conhecer qual molécula afetará o alvo. Como será descrito abaixo, em algumas incorporações da invenção, usam-se os métodos da invenção para reduzir pelo menos parcialmente esta dificuldade. Outra causa de dificuldade são os muitos efeitos colaterais inesperados de fármacos potenciais que os tornam inapropriados e/ou imprevisíveis. Novamente, tal como descrito abaixo, alguns métodos da invenção podem ser suados para reduzir pelo menos parcialmente esta dificuldade.

[253] Tipicamente, métodos de descoberta de fármacos tentam responder duas questões. A primeira é, há ou qual é a molécula de fármaco que se liga fortemente e afeta uma molécula-alvo. A segunda é, como assegurar que estas moléculas de fármaco têm o perfil ADMET (ADMET significa Absorção, Distribuição, Metabolismo, Excreção, Toxicidade) que se transforme em sucesso em experiências clinicas. Numa incorporação exemplar da invenção, o método, materiais e/ou aparelhagem descritos aqui são suados para selecionar, projetar e/ou auxiliar com respeito a moléculas de fármacos potenciais que tenham características quimicas que sejam conhecidos ou que se acredite melhorar o perfil ADMET. As normas de Lipinski são um exemplo. Deve-se considerar que conhecendo quais partes da molécula são relevantes para ligar e quais não são (tal como provido, por exemplo, comparando uma molécula com um modelo de um lavo), pode-se modificar mais facilmente (ou planejar na frente) compostos condutores de fármacos potenciais para ligar firmemente e/ou satisfazer quaisquer qualidades bem definidas.

[254] Em geral, os métodos acima e especialmente os vários modelos do alvo podem ser úteis para selecionar moléculas ou pesquisar métodos que se adaptem ao mapa e rejeitem aqueles que não o fazem. Outros usos do processo de mensuração acima estão também descritos abaixo, por exemplo, usando uma etapa adicional de mapeamento para checar a teoria. Como é possivel esperar, métodos diferentes (existentes e novos) para descoberta de fármacos podem ser afetados diferentemente pelo uso de incorporações exemplares da invenção.

[255] Deve-se perceber que várias incorporações da invenção podem ser implementadas de uma maneira automática. Entretanto, devido às considerações de custo elevado, em algumas incorporações da invenção, a aplicação é semiautomática, por exemplo, usando os métodos para mudar o processo de descoberta, por exemplo, adicionando-se uma etapa de filtragem ou uma etapa de geração de candidatos, embora permitindo ainda o uso de julgamento humano, por exemplo, decidindo se determinados critérios vagos e generalizados serão apropriados. Em alguns casos, controla-se o processo inteiro usando a inteligência humana, com várias daquelas etapas, por exemplo, mapeando e/ou rejeitando condutores sendo executadas manualmente. Mudando limites e refazendo uma etapa são exemplos de decisões que podem ser reservadas para um ser humano, por exemplo.

[256] 8.2. Geração de fármaco

[257] Atualmente, um tipo relativamente novo de descoberta de fármaco é a geração de fármaco, cria-se uma nova molécula para ter uma função desejada. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapa quimico e/ou geométrico acima do alvo para auxiliar este processo. Por exemplo, uma sintese pode auxiliar mostrando qual forma deve ter uma parte ativa do fármaco (ou limitar a faixa de formas possíveis).

[258] Numa incorporação exemplar da invenção, a sintese de fármaco compreende pegar padrões da biblioteca e modificá- los, por exemplo, substituindo componentes, de modo que eles se combinem melhor com o alvo. Em alguns casos, os componentes de substituição têm a mesma afinidade, mas uma resistência de ligação diferente, por exemplo, selecionando- se NH2OU OH para doador de ligação de hidrogênio, e escolhendo-se um tamanho ótimo para um componente hidrofóbico. Deve-se considerar que uma classificação de componentes baseada em resistência pode também ser usada na construção de biblioteca, por exemplo, provendo resistências múltiplas de doadores de hidrogênio ou tamanhos múltiplos ou componentes hidrofóbicos. Um uso possivel é atingir uma uniformidade melhor de resistência de ligação entre componentes. Outra é prover uma biblioteca com precisão maior.

[259] Numa incorporação exemplar da invenção, constroem- se estruturas e/ou partes de moléculas para uso em sinteses de fármacos como resultado de processos de mapeamento de alvos. Por exemplo, analisando-se geometrias de alvos, é possivel encontrar um conjunto de estruturas que abranja (com componentes fixados) o máximo dos espaços de alvo. Por exemplo, as estruturas especificas podem ser construídas a partir de subestruturas ou ser selecionadas a partir de bibliotecas de substâncias quimicas usando, por exemplo, um processo semelhante àquele descrito abaixo para encontrar padrões em bibliotecas. Conjuntos de componentes ou agrupamentos de componentes podem ser selecionados baseados, por exemplo, numa análise estatística de como os componentes são agrupados numa familia de alvos ou numa lista geral de alvos. Os dados estatísticos são coletados durante o mapeamento de muitos alvos. Opcionalmente, os alvos são selecionados para serem exemplares em alvos futuros esperados. Naturalmente espera-se que em alguns casos um fármaco perfeito não será gerado usando-se tais métodos de sintese, mas o fármaco sintetizado pode ser um bom ponto de partida melhorar fármaco.

[260] 8.3. Geração de condutor

[261] Freqüentemente mais simples que a sintese de fármaco é a geração de condutor, na qual um condutor, que não se espera que seja um fármaco apropriado, é gerado e depois melhorado e modificado usando processos conhecidos na técnica. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapa para descrever uma molécula potencial, para sintese como um condutor de fármaco. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapa como um conjunto de sujeições e faz- se uma pesquisa pa encontrar uma molécula satisfazendo às sujeições. Sujeições adicionais podem ser, por exemplo, métodos de sintese conhecidos, uma forma de molécula-base sendo usada como ponto de partida. Um software exemplar que pode ser usado é o LUDI vendido por MSI (EUA). O sistema LUDI opera ligando componentes quimicos básicos simultaneamente de modo a obter um farmacóforo semelhante requerido ou outra molécula.

[262] A molécula potencial pode ser então sintetizada e evoluida até um fármaco, como é bem conhecido na técnica.

[263] Num método alternativo, uma molécula de fármaco potencial pode ser construída ligando moléculas da biblioteca de padrões ou outras moléculas tendo estrutura ou componentes apropriados, de modo que a molécula resultante tenha uma afinidade maior que um padrão isolado. Esta molécula pode então ser otimizada, por exemplo, removendo componentes desnecessários e/ou adicionando componentes para prover várias propriedades desejadas. Opcionalmente, os padrões são ligados usando uma estrutura, em vez de diretamente um com o outro. Opcionalmente, analisando quais padrões ligam (por exemplo, usando agrupamento), é possivel atingir uma estimativa melhor de um tamanho e/ou propriedades quimicas desejadas dos fragmentos a serem ligados. Por exemplo, a seleção de dois padrões a serem ligados pode basear-se na ligação real de adicional (ou outros padrões), por exemplo, 2, 4, 5, 6 ou mais padrões. Para cada tal conjunto de padrões que ligam, seleciona-se o melhor padrão ou outra molécula para a ligação. Alternativamente ou adicionalmente, usam-se padrões de especificidade maior para determinar qual das várias medidas triangulares possíveis de um padrão liga-se realmente. Tais padrões de especificidades maiores podem ser gerados, por exemplo, removendo componentes dos padrões existentes (ou gerando tais padrões usando qualquer método conhecido na técnica). Tais padrões de especificidades maiores podem ser usados também em outras incorporações da invenção, por exemplo, para melhorar estatística de agrupamento. Geralmente, entretanto, devido ao número relativamente grande de tais padrões possiveis, eles são usados quando há um modo de limitar a faixa de triângulos possiveis. Alternativamente, o número relativamente grande de padrões mais específicos, por exemplo, criam-se padrões com 1, 2, 3 ou 4 triângulos para uso como uma biblioteca ou como parte de uma biblioteca de padrões.

[264] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o conhecimento da estrutura do alvo para localizar corretamente o ligante e/ou escolher um ligante apropriado que não sofra discordâncias esféricas com o alvo.

[265] Numa incorporação exemplar da invenção, selecionam- se os padrões para ligar sem construir realmente um modelo. Em vez, selecionam-se os padrões realmente de ligação e ligam-se uns aos outros. Alternativamente, usa-se o modelo para decidir quais padrões ligarão e como ligá-los. Tal modelo pode ser usado também em outros esquemas de ligação com condutor, por exemplo, como descrito no histórico, para guiar a escolha de quais fragmentos ligar, qual comprimento de ligação prover, onde ligar e/ou em qual orientação ligar. Opcionalmente, constrói-se o condutor em etapas a partir dos padrões, e testa-se cada etapa para observar se ele satisfaz o comportamento esperado.

[266] Alternativamente ou adicionalmente, em vez de usar um como tal como provido aqui, usa-se um tipo diferente de modelo, por exemplo, um modelo de alvo ligado a um padrão, por exemplo, gerado usando-se cristalografia de raios-X e/ou NMR. Este modelo, por exemplo, gerado uma vez para cada um de uma pluralidade de padrões pode ser usado para decidir qual tipo e distância de ligação prover quando se cria um condutor a partir de padrões. Alternativamente ou adicionalmente, uma nova molécula pode ser projetada e construída para ter pontos de ligação em algum ou em todos os locais mostrados para ligar pelo modelo de cristalografia, por exemplo, para dois, três ou mais padrões. Em geral, este tipo de modelo admite que uma vez conhecida a configuração do par alvo/padrão de ligação, pode ser desnecessário um modelo exato, desde que informação de conformação real seja obtenível. Alternativamente ou adicionalmente, tal como mostrado aqui, é possível fazer uma mensuração do alvo ligado.

[267] 8.4. Descrição de condutor

[268] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapa para descrever um ou mais perfis de moléculas que se esperaria ter um efeito sobre o alvo. Numa incorporação exemplar da invenção, os perfis gerados levam em conta um ou mais de: (a) geometria de arranjo de sítios de interação; (b) afinidade de sítios de interação; (c) tamanho de entrada na(s) área(s) ativa(s); (d) identificação de área(s) de controle potencial (is); (e) capacidade de sintetizar; e (f) expansibilidade, por exemplo, quais componentes adicionais podem ser ligados.

[269] Tipicamente, uma molécula requer pelo menos cinco ou seis ligações para formar um acoplamento suficientemente forte com o alvo, a fim de afetar o alvo em concentrações da ordem de ICT9M. O número exato pode depender, por exemplo, da afinidade dos locais de interação. Geralmente, um alvo único proverá um número grande de perfis possíveis. Estes perfis podem competir contra bibliotecas, por exemplo, usando métodos conhecidos na técnica.

[270] Numa incorporação exemplar da invenção, os perfis são gerados usando um formato que é combinado com um software de pesquisa particular e/ou estrutura de dados de biblioteca. Numa incorporação exemplar da invenção, provê-se pesquisa por farmacóforo, por exemplo, tal como conhecido em base ISIS de MDL (quando pesquisar bancos de dados 3D).

[271] 8.5. Pesquisa de condutor

[272] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapa para pesquisar através de uma biblioteca de moléculas conhecidas, para uma combinação possivel. Possivelmente, usa- se o mapa em lugar de modelos analíticos do alvo, em técnicas conhecidas de exploração virtual. Numa incorporação exemplar da invenção, a biblioteca é pré-processada tal que moléculas na biblioteca estejam descritas em termos de componentes e geometrias do modelo de arranjo e/ou dos padrões usados para mensurar o alvo. Alternativamente ou adicionalmente, uma biblioteca existente é pré-processada para produzir uma descrição de padrão compatível de seus conteúdos, por exemplo, cada molécula sendo definida como um modelo paramétrico baseado nos padrões de mensuração. Deve-se notar que esta descrição não pode ser um mapeamento um a um, por exemplo, uma mesma molécula pode ser descrita usando dois conjuntos diferentes de componentes, quando há alguma sobreposição entre comportamento quimico de componentes.

[273] Numa incorporação exemplar da invenção, os condutores potenciais são identificados com base na inclusão dos mesmos ou sendo capaz de incluir um número grande de componentes nas posições requeridas, tal como indicado pelo mapa. Num exemplo, faz-se uma pesquisa para combinações de 3 pontos ou maior (por exemplo, 4, 5, 6, 7 ou mais) . Noutro exemplo, testa-se cada molécula numa biblioteca para o número de componentes que ela inclui nas posições requeridas e para a disponibilidade de pontos de ligação para fixar componentes perdidos. Numa incorporação exemplar da invenção, os componentes perdidos são adicionados um por um até criar-se um condutor de fármaco apropriado (por exemplo, ligação suficientemente forte).

[274] Uma pesquisa exemplar é executada por base ISIS, por MDI.

[275] Um tipo possivel de pesquisa compreende examinar todas as estruturas 3D disponíveis em que para pesquisar, elas são fracionadas em conjuntos e/ou subconjuntos de pontos de farmacóforos e procura-se um ajuste dentro de uma faixa de tolerância definida num pedido de informação.

[276] 8.6. Rejeição de condutor

[277] Numa incorporação exemplar da invenção, usam-se os resultados dos métodos acima para rejeitar condutores que de outro modo pareçam apropriados. Num exemplo, rejeita-se o condutor (ou familia de conduto) se os modelos acima implicarem em falta de ligação e/ou discordâncias esféricas. Noutro exemplo, supõe-se que se um condutor for apropriado, espera-se que um padrão correspondente a um triângulo (ou outro número) de componentes ligar-se-á ao alvo. Se não for encontrado nenhum tal padrão ou uma análise dos dados implicar na probabilidade de que uma ligação triangular dos três componentes num padrão seja improvável de acontecer, rejeita-se o condutor, ou submete-se o condutor a escrutínio adicional. Alternativamente ou adicionalmente, uma combinação de determinado padrão pode indicar também que o condutor é inapropriado.

[278] Num exemplo, técnicos no campo podem usar a informação provida para determinar se um determinado condutor provavelmente será capaz de ser otimizado (razoavelmente). Por exemplo, espera-se que removendo ou adicionado diretamente componentes específicos (por exemplo, o que se considera freqüentemente como sendo um tipo principal de mudanças pequenas numa molécula) é possível melhorar significativamente a afinidade (freqüentemente pelo menos 3-4 ordens de grandeza são necessárias). Conhecendo-se quais as mudanças devem ou podem ocorrer (por exemplo, onde pontos adicionais necessitam serem adicionados, cuja informação pode ser provida por algumas incorporações da invenção) é possível ver se um condutor especifico sofrerá as mudanças requeridas, por exemplo, supostos pontos de ligação nas posições corretas. Padrões específicos (por exemplo, que ligaram) indicarão quais as mudanças requeridas são possíveis.

[279] Estes métodos podem ser usados também para rejeitar determinadas modificações de condutor durante processos de melhoramento de condutor.

[280] Deve-se notar que alguns métodos de rejeição de condutor não requerem todos os padrões e/ou medidas triangulares possíveis de estarem disponíveis. Preferivelmente, mesmo uma biblioteca parcial é útil, por exemplo, para rejeitar determinados condutores. Num exemplo, usa-se uma biblioteca parcialmente abrangente para gerar um mapa parcial (por exemplo, parte de espaço, pontos desconjuntados e/ou não todos os pontos de ligação) , que pode ser usado para rejeitar alguns condutores e/ou para indicar conveniência potencial de outros e para pesquisa. Adicionalmente, mesmo a ligação ou falha de ligação de um padrão sozinho pode indicar conveniência ou falta de conveniência de um condutor. Geralmente, devido à incerteza envolvida em todos os processos químicos neste momento, não se tomam decisões com base em um único ensaio de ligação.

[281] 8.7. Mapeamento objetivado

[282] Em algumas incorporações da invenção, ensaia-se ligação de padrão durante o processo de descoberta. Num exemplo, usa-se a ligação para testar uma teoria ou suposição com respeito aos condutores. Por exemplo, se supusermos que um condutor seja apropriado, poder-se-á esperar que pelo menos um de vários padrões particulares ligará. Os condutores podem ser classificados, por exemplo, com base em quão satisfatória é tal ligação objetivada. Alternativamente ou adicionalmente, uma parte do arranjo pode ser mapeada novamente como resultado do processo de descoberta. Por exemplo, o processo de descoberta pode indicar evidência de conflito da estrutura de arranjo. Noutro exemplo, um mapeamento de resolução maior de parte do arranjo pode ser requerido, por exemplo, para determinar mais exatamente a distância entre dois componentes. Em alguns casos, em lugar de fazer ensaio com um conjunto completo de padrões, selecionam-se padrões com base neles serem muitíssimo prováveis de se ligar (ou não) às partes desejadas particulares do arranjo. Por exemplo, se for necessário determinar a distância entre dois pontos no arranjo, selecionar-se-á os padrões menos prováveis de se ligarem nos outros pontos do arranjo. Em outro exemplo, os componentes usados são mais específicos, por exemplo, tendo um repertório mais limitado de comportamento químico e/ou tendo uma capacidade de direcionamento maior. Isto pode requerer usar uma estrutura diferente. Possivelmente, padrões usados Mara tal re-mapeamento têm menos triângulos por padrões, por exemplo, entre um e três, para reduzir probabilidade de ligação inesperada. Alternativamente ou adicionalmente, selecionam-se padrões tal que discordâncias estéricas impeçam ligação em locais indesejados. Em alguns casos, estes padrões não estão na biblioteca de mapeamento básico usado para determinar inicialmente o arranjo. Em alguns casos, além disso, sintetizam-se os padrões requeridos, em vez de selecioná-los a partir de uma biblioteca existente.

[283] 8.8. Teste de conveniência de alvo

[284] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapa para determinar a conveniência de um alvo para ser um alvo para um fármaco. O valor de conveniência pode ser, por exemplo, binário ou pode ser graduado (discreto ou continuo). Em algumas incorporações da invenção, um valor de conveniência não é escalar, por exemplo, pode ser um vetor, com cada elemento do vetor indicando um aspecto diferente de conveniência. Pode-se usar uma estrutura semelhante para indicar a conveniência de condutores e de fármacos potenciais.

[285] Um exemplo do uso de teste de conveniência de alvo é onde há alvos potenciais múltiplos. Por exemplo, em algumas doenças, há uma possibilidade de selecionar entre uma pluralidade de proteínas—alvo, ou selecionar partes diferentes na cadeia de sintese de proteina (por exemplo, transcrição de DNA, criação de cadeia proteica, dobra de proteina, pós-processamento de proteina e desdobramento de proteina). Alguns destes alvos potenciais podem ser inapropriados.

[286] Numa incorporação exemplar da invenção, pode-se analisar um mapa para detectar tal conveniência, por exemplo, rejeitando alvos com uma área ativa que seja muito grande (para alguns tipos de tratamento) . O tamanho da área-alvo pode ser detectado a partir da geometria de arranjo. Alternativamente ou adicionalmente, um alvo pode ser julgado inapropriado por ter uma área-alvo muito genericamente ativa (não especifica), que pode ser determinada, por exemplo, analisando a especificidade do arranjo de lavo determinado. Alternativamente ou adicionalmente, um alvo pode ser julgado inapropriado, quando sua área-ativa tem afinidades muito débeis (por exemplo, pode-se requerer uma molécula de fármaco grande com muitos pontos de ligação). Alternativamente ou adicionalmente, um alvo pode ser julgado inapropriado devido à sua similaridade com uma proteina de preparação. Esta similaridade pode ser determinada comparando os arranjos do alvo com aqueles de proteínas de preparação conhecidas. A similaridade para qualquer proteina humana pode assistir na determinação de efeitos colaterais potenciais adiante. Na classificação de um condutor, pode-se avaliar um condutor baseado numa probabilidade de sua interferência com uma proteina de preparação, que opcionalmente é determinada checando a ligação de um condutor com arranjos modelares de proteínas de preparação.

[287] Numa incorporação exemplar da invenção, provê-se um banco de dados de arranjos de proteínas de preparação. Tal banco de dados pode ser provido usando métodos conhecidos na técnica. Alternativamente ou adicionalmente, provê-se pelo menos parte do banco de dados mapeando sistematicamente proteínas de preparação. Alternativamente ou adicionalmente, provê-se pelo menos parte do banco de dados gerando geometrias de área-alvo do "acaso pior" ou uma faixa de geometrias possíveis para áreas ativas, baseada no conhecimento da estrutura de substratos que são influenciados pela proteína. Tal área-alvo de acaso pior pode ser usada também como informação anterior para assistir a decisão de qual dentre várias reconstruções está correta.

[288] 8.9. Divisão de alvo

[289] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapa para identificar partes do alvo como sendo alvos "exatos" potenciais, e em qual o método de descoberta de fármaco pode ser focalizado. Embora o alvo, como um todo, é aquele afetado pelo fármaco, ele pode ser afetado de muitos modos, por exemplo, fármacos diferentes podem bloquear partes diferentes de uma área ativa. Alternativamente ou adicionalmente, alguns fármacos podem causar mudanças de conformação. Alternativamente ou adicionalmente, alguns fármacos interagem com áreas de controle do alvo. Alternativamente ou adicionalmente, alguns fármacos podem ser agonistas, enquanto alguns são antagonistas. Alternativamente ou adicionalmente, algumas áreas de ligação podem ser úteis para delinear (por exemplo, como uma base para fixar moléculas mais próximas de uma área-alvo), em vez de atividade direta. Áreas de ligação podem ser classificadas com base no tipo de efeito que se pode esperar de uma ligação de molécula naquelas áreas. Esta classificação pode ser, por exemplo, manual. Alternativamente ou adicionalmente, pode-se prover classificação automática, por exemplo, baseada em estruturas-padrão de alvo (por exemplo, que indicaram para uma determinada classe de proteína o que cada área da proteína deveria fazer).

[290] Opcionalmente, identificam-se áreas potenciais de controle. Possivelmente, identificam-se tais áreas de controle com base numa ligação num ensaio de ligação. Opcionalmente, usa-se um modelo do alvo para avaliar se uma ligação no sitio de controle potencial pode causar mudanças de conformação, por exemplo, baseado na proximidade de sitios de interação em partes adjacentes diferentes da proteina.

[291] Numa incorporação exemplar da invenção, as áreas ativas são segmentadas em "alvos exatos" diferentes com base nas sub-áreas que tenham um potencial para interação de fármaco, por exemplo, baseado em sua geometria. Alternativamente ou adicionalmente, a segmentação baseia-se em selecionar tais sub-áreas que não sejam comuns a sub-áreas semelhantes de proteina de preparação (por exemplo, segmentação em áreas de ligação comuns e especiais).

[292] 8.10. Análise e melhoramento de condutor e fármaco

[293] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o arranjo acima para analisar fármacos e condutores de fármacos existentes, por exemplo, auxiliar na melhoria ou reengenharia do fármaco ou na triagem.

[294] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o arranjo para determinar qual de uma pluralidade de áreas-alvo num alvo interage com o fármaco ou qual alvo de uma pluralidade de alvos possíveis interage com um fármaco dado. Esta metodologia pode ser usada, por exemplo, para analisar o efeito de fármacos cujo método de operação não esteja claro.

[295] Noutro exemplo, analisa-se o fármaco para determinar qual parte do fármaco liga-se ao alvo. Isso pode servir como base de um processo para modificar o fármaco, no qual as partes de ligação de um fármaco são mantidas e outras partes do fármaco são modificadas. Alternativamente ou adicionalmente, quando se modifica o fármaco, toma-se cuidado para não deformar a parte ativa do fármaco tal que ele não se ligue ou deformar o fármaco como um todo tal que não sejam causadas discordâncias esféricas.

[296] Deve-se notar que um fármaco isolado pode interagir com dois alvos diferentes de uma maneira desejável, cada alvo interagindo com partes de sobreposição possivelmente diferentes do fármaco. Opcionalmente, determina-se tal atividade de um fármaco comparando-se a estrutura de fármaco àquela dos alvos.

[297] Em alguns casos, as propriedades quimicas e espaciais exatas do fármaco (ou um substrato de proteina) não são conhecidas. Entretanto, determinando o arranjo de alvos que se ligam fármaco, o arranjo quimico e espacial da parte ativa do fármaco (ou substrato) podem ser estimados.

[298] Noutro exemplo, usa-se o arranjo para determinar a atividade farmacêutica de subprodutos de sintese. Quando se produz um fármaco usando um processo particular, vários subprodutos são produzidos também, alguns com uma atividade benéfica e alguns com uma atividade não benéfica. Numa incorporação exemplar da invenção, compara-se a estrutura de tais subprodutos com as áreas-alvo do alvo e de proteínas de preparação numa tentativa de estimar quais efeitos colaterais elas podem causar. Opcionalmente, seleciona-se ou rejeita-se um processo para fabricação de fármaco baseado numa atividade assim estimada dos subprodutos, dado que o tipo e quantidade de subprodutos produzidos por um processo particular podem ser determinados. Alternativamente ou adicionalmente, tal comparação pode ser usada para auxiliar na melhoria de um método de produção e/ou na decisão de quais parâmetros de síntese usar. Este teste pode ser usado também para propósitos reguladores, por exemplo, para aprovar ou desaprovar fármacos genéricos.

[299] 8.11. Seleção de fármaco

[300] Em muitos casos, pode haver fármacos múltiplos que podem tratar enfermidade. O conhecimento de qual alvo (e proteínas de preparação e/ou outras proteínas humanas) é afetado por um fármaco e como ele interage podem ser útil em selecionar entre tratamentos alternativos, em impedir efeitos colaterais, impedir ou controlar interações entre fármacos e/ou em selecionar tratamentos para doenças que não tenha sido selecionada nenhuma droga exata para, por exemplo, doenças tropicais exóticas e algumas doenças virais.

[301] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o arranjo de um alvo para selecionar qual de uma pluralidade de fármacos ou de condutores de fármacos disponíveis parece ser muitíssimo apropriado para interagir com o alvo. No caso de fármacos, isto pode permitir selecionar protocolos de tratamento alternativos. Igualmente, em alguns casos, o conhecimento do método de interação auxiliará em selecionar aquelas condições de vida e/ou protocolos associados e/ou combinações de fármacos em que o fármaco é muitíssimo eficaz e/ou tem efeitos colaterais mínimos.

[302] Alternativamente ou adicionalmente, os fármacos podem ser projetados para interagir com alvos múltiplos. Por exemplo, um condutor que interage com alvos múltiplos (por exemplo, de uma doença ou síndrome igual ou diferente) ou partes de área-alvo pode ser concedido um escore maior para processamento adicional que outros condutores.

[303] Um uso possivelmente relacionado é a descoberta de um novo uso para um fármaco antigo e/ou auxiliar em determinar como modificar uma droga antiga para um novo uso. Por exemplo, quando pesquisar condutores que combinam com um padrão, pode-se fazer uma pesquisa através de um banco de dados de fármacos para ver qual fármaco tem uma estrutura que é profetizada pelo processo de modelagem para prover ligação satisfatória. Em geral, as drogas existentes têm propriedades outras (ADMET).

[304] 8.12. Melhoramento de fármaco

[305] Tal como observado acima, o conhecimento do método de interação e/ou problemas de interação com uma área-alvo, pode auxiliar em modificar um condutor para tornar-se um fármaco. Alternativamente ou adicionalmente, tal conhecimento pode ser colocado em uso na melhoria de um fármaco existente e/ou na modificação de um fármaco para interagir com um alvo relacionado a um alvo existente. Comparando-se os arranjos de dois alvos, por exemplo, é possivel determinar mudanças possivelmente úteis num fármaco. Alternativamente ou adicionalmente, o arranjo da área-alvo pode ser usado para avaliar problemas com a ligação do fármaco com o alvo (por exemplo, muito fortemente ou muito fracamente) e/ou determinar o efeito de modificações do fármaco em tal comportamento de ligação. Numa incorporação exemplar da invenção, o fármaco potencial é avaliado contra o modelo, para determinar se existe um componente que possa ser adicionado teoricamente, que se ligará a outro ponto numa área de ligação.

[306] Alternativamente ou adicionalmente, a melhoria de fármaco compreende melhorar um fármaco para que ele se combine com mais de um alvo, ou com uma variedade de mutações de alvo, por exemplo, incluindo um componente para ligar-se a uma mutação e um componente ligar-se a outra mutação, por exemplo, em algumas proteínas de HIV tendo duas variedades principais e sub-variedades incontáveis. Esta melhoria pode interferir com outras propriedades do fármaco, porém a intercambiabilidade pode ser considerada útil.

[307] Alternativamente ou adicionalmente, um fármaco pode ser projetado para ligar-se a um subconjunto de pontos de ligação que seja comum a uma pluralidade de alvos ou mutações, por exemplo, modelos da pluralidade de alvos são analisados para determinar pontos de ligação compartilhados. Os vários métodos de descoberta de fármacos são então opcionalmente aplicados admitindo-se que existem somente estes pontos de ligação. O teste real de um fármaco potencial pode ser realizado em alvos múltiplos para garantir que as várias modificações do fármaco não fazem ele falhar em ligar- se a um dos alvos. Alternativamente ou adicionalmente, quando se faz uma modificação, ela determina se o fármaco modificado ligar-se-á aos sitios de ligação comuns e/ou terão discordâncias estéricas. Deve-se notar que pode haver outras razões para descobrir um fármaco que se ligue somente a um subconjunto dos pontos de ligação possíveis, por exemplo, se for esperada revista uma mutação num dos pontos de ligação e/ou permitir à droga trabalhar mesmo se uma molécula interferente estiver ligada a um dos pontos de ligação.

[308] 8.13. Análise de falha de fármaco e reengenharia

[309] Freqüentemente um fármaco sairá do mercado e então fracassará. O método descrito aqui pode ser útil para determinar uma razão para o fracasso e depôs auxiliar possivelmente resgatar o fármaco. Numa incorporação exemplar da invenção, gera-se o arranjo do alvo do fármaco e/ou outras proteínas que se acredita que o fármaco possa ter interagido com (por exemplo, baseado no tipo de efeitos colaterais). Depois, compara-se o fármaco com os alvos para determinar falhas na ligação com o alvo correto e/ou ligação indesejável com não alvos. Deve-se observar embora tal comparação possa ser possível teoricamente usando outros meios, acredita-se que antes da viabilidade de mapeamento de alvo, tal modelagem em larga escala de áreas ativas de alvos não foi prática, devido às limitações de tempo e de custo.

[310] Numa incorporação exemplar da invenção, nota-se que um fármaco pode ser apropriado em ser apropriado somente para parte do público, por exemplo, devido às diferenças individuais. Numa incorporação exemplar da invenção, os genes que expressam alvos inadvertidos e/ou alvos são usados para reconstruir modelos ou amostras dos alvos e então mapear as áreas ativas dos modelos. Os resultados podem mostrar que um indivíduo tem uma sensibilidade ao fármaco e/ou que um indivíduo diferente é resistente aos efeitos do fármaco. Alternativamente ou adicionalmente, o teste pode ser feito contra linhagens patogênicas, para de, para determinar sensibilidade diferencial aos fármacos. Em alguns casos, as diferenças genéticas estão ligadas aos marcadores já conhecidos, por exemplo, sensibilidade a sulfatos está ligada a uma deficiência G6PD para sulfatos, tal que a classificação de pessoas como sendo compatíveis com o fármaco pode ser simples. Alternativamente, o teste genético pode ser aplicado antes de selecionar que fármaco usar numa pessoa.

[311] 8.14. Análise relacionada à descoberta de fármaco adicional

[312] Métodos adicionais de análise podem melhorar também um processo de descoberta de fármaco. Por exemplo, muitos fármacos têm efeitos colaterais devido à sua interação com proteinas de preparação ou proteínas que causam sensação de mal-estar se interferiram com. Exemplos incluem proteinas GI e proteinas de figado. Alguns alvos de fármacos são conhecidos por serem semelhantes a tais proteinas. Numa incorporação exemplar da invenção, geram-se modelos para tais geradores de efeitos colaterais potenciais. Rejeita-se qualquer condutor de fármaco potencial (ou escores inferiores) se ele mostrar ligar-se a um destes modelos proibidos. Alternativamente ou adicionalmente, fármacos que tenham um efeito colateral conhecido serão analisados para determinar a qual proteina eles se ligam e esta proteina e/ou os sitios de ligação particulares são usados para definir uma proibição de ligação de um fármaco potencial.

[313] Noutro exemplo de uma análise, moléculas de fármaco potencial são analisadas para ver se elas ligam-se tal como um substrato a determinadas enzimas. Tal ligação indica uma velocidade de incapacidade de um fármaco ou de sua excreção. Alternativamente ou adicionalmente, tal ligação pode ser útil para identificar profármacos que são ativados por sua interação com determinadas enzimas, tal como enzimas de figado. Neste caso, um fármaco pode incluir dois conjuntos de áreas ativas, um para ativação do fármaco e um para ligação do fármaco com seu alvo. Opcionalmente, ligação com uma protease (ou outra proteina de manipulação) é garantida adicionando padrões ou componentes de ligação a uma molécula de fármaco em sitios apropriados.

[314] Noutro exemplo, analisa-se um conjunto de moléculas-alvo que seja conhecido pode ser afetado pela mesma proteína ou molécula para determinar quais delas têm geometrias de ligação comuns às quais a molécula liga-se. Isto pode ajudar, por exemplo, na sintonia fina da molécula a liga-se mais seletivamente, por exemplo, adicionando um componente que interferirá com outras moléculas-alvo e/ou auxiliar na ligação com uma molécula-alvo particular.

[315] 8.15. Processo para descoberta de forma aerodinâmica

[316] Como pode ser avaliado, tipicamente, um processo de descoberta inclui passar por vários pontos mortos. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o mapeamento dos alvos para selecionar partes do processo de descoberta que sejam prováveis falhar e impedi-los de serem tentados. Alguns exemplos (alguns dos quais estão descritos em outro lugar neste pedido) incluem, desistir de alvos que não pareçam apropriados para melhoria, identificar alvos prováveis de terem efeitos colaterais e eliminar bibliotecas. Numa incorporação exemplar da invenção, executa-se a eliminação de bibliotecas existentes removendo de uma biblioteca os condutores que tenham uma probabilidade baixa esperada de ligação e/ou parecer redundante para outras moléculas. Por exemplo, uma molécula que seja muito flexível é menos provável de ligar-se. A probabilidade de ligação pode ser estimada, por exemplo, usando considerações energéticas baseadas em graus de liberdade de molécula.

[317] 8.16. Geração de utilidade

[318] Embora muitas proteínas e moléculas estejam catalogadas, muitas delas não têm utilidade conhecida. Determinar uma utilidade exata para uma proteína ou molécula pode requerer um gasto muito grande. Numa incorporação exemplar da invenção, utilidades potenciais para moléculas e para proteinas podem ser geradas em larga escala da maneira seguinte. Uma molécula pode ter utilidade como um padrão ou pode ter utilidade c Orno condutor ou fármaco. Numa incorporação exemplar da invenção, arranjos de áreas-alvo existentes, por exemplo, 10, 50, 100, 1000 ou qualquer valor menos, maior ou intermediário combinam-se com a molécula para ver se a ligação é provável. Espera-se que muitas moléculas tornarão a ter utilidade potencial. Em geral, mais combinação é mais trabalho, mas aumenta a probabilidade de sucesso.

[319] De modo semelhante, o mapeamento de proteinas provê uma indicação de sua forma de área ativa, substratos potenciais e/ou fármacos potenciais que podem afetar. Numa incorporação exemplar da invenção, encontra-se uma utilidade para uma proteina determinando seu substrato. Opcionalmente, compara-se o arranjo de área ativa de proteina com estruturas de proteinas e substratos conhecidos.

[320] Desta maneira, uma biblioteca e fármacos e proteinas individuais podem ser ditas como tendo uma utilidade esperada. Por exemplo, a proteina pode ser de uma das familias de proteinas seguintes de GPCR, proteases, cinases, proteinas mensageiras de canais iônicos ou qualquer tipo de peptideo ou outra macromolécula encontrada num organismo vivo.

9. Aplicações de descoberta exemplares

[321] 9.1. Visão geral

[322] Nesta seção descrever-se-á métodos de descoberta existentes, assim como modificações possiveis que levam em conta os métodos descritos aqui.

[323] Embora sejam conhecidas muitas aproximações para descoberta de fármaco, as duas aproximações principais seguintes abrangem os métodos existentes.

[324] 9.2. Design de fármaco baseado em triagem

[325] Este método de descoberta opera fazendo a triagem de um alvo contra um grande número de moléculas e depois tentando melhorar quaisquer combinações para produzir um fármaco. O processo é como segue: (a) prover uma biblioteca geral de compostos para triagem, igualmente relevante para todas as proteinas-alvo. Tamanhos tipicos de tais bibliotecas crescem constantemente em aproximadamente uma ordem de grandeza (fator de 10) por dezena. Tamanhos tipicos correntes são de 1-10 milhões. Freqüentemente, as bibliotecas são de propriedade e mantidas por cada corporação independentemente; (b) Fazer a triagem da biblioteca corporativa contra o alvo escolhido. Procurar por compostos exibindo pelo menos atividade fraca (atividade significativa, tipicamente, em concentrações de 1-100 pM) do tipo requerido com relação ao alvo; (c) Se não se encontrar nenhum acerto, o processo termina aqui. Aparentemente, freqüentemente este é o caso, possivelmente em acima de 70% dos casos. Se forem encontrados acertos, inicia-se um estágio de otimização, no qual espera- se que o resultado final seja um composto com atividade forte (tipicamente em concentrações nM) contra o alvo. Isto é feito num ou numa combinação dos dois métodos seguintes: (1) Em caso de haver somente um acerto ou todos os acertos forem variações de um tema molecular, sintetiza-se um grande número de análogos do acerto. Este grupo de compostos é conhecido algumas vezes como uma "biblioteca focalizada". Estes também sofrem triagem contra a proteina-alvo. O propósito aqui é definir uma direção para aumentar a atividade do acerto original identificando posições e componentes quimicos no acerto original que aumentam atividade. Este processo é conhecido como desenvolver uma QSAR (Relação de Atividade Estrutural Quantitativa). (2) Se um número de grupos quimicos tiverem sido identificados como acertos, executa-se um processo computacional de identificação de farmacóforos possiveis (estruturas moleculares envolvidas diretamente em ligação dos acertos ao alvo). Estes podem indicar não apenas direções possiveis para otimização, mas também sua flexibilidade para um dado ponto de partida molecular (tanto de um ponto de vista fisico como de um ponto de vista de sintese); (d) geralmente, qualidades como fármaco são como um subproduto deste processo. Moléculas na biblioteca de triagem inicial são freqüentemente escolhidas por possuírem qualidades como fármaco. Durante o processo de otimização, somente informação parcial está disponível tal que satisfaça simultaneamente atividade aumentada e requisitos como fármaco raramente estão sob controle direto. Candidatos a fármacos finais que podem resultar deste processo parecem-se rigorosamente com compostos de acerto na biblioteca de triagem inicial; (e) Teste. Os candidatos a fármacos são testados, por exemplo, em modelos de animais vivos e depois em seres humanos, para determinar eficácia ai. Muitos candidatos a fármacos falham neste ponto e faltando qualquer base para modificação, falham completamente.

[326] Numa incorporação exemplar da invenção, os métodos inventivos descritos acima podem ser usados para melhorar o processo de descoberta de fármaco acima, por exemplo, um ou mais dentre: (a) Taxa de acerto. Como estabelecido acima, na maioria dos casos, não se encontram quaisquer acertos para um novo alvo. Gerando um mapeamento do alvo, os condutores usados para triagem podem ser selecionados melhor. Mesmo condutores com afinidade muito fraca podem ser selecionados para melhoramento adicional, devido à indicação combinada de atividade muito fraca e combinar um mapa. Alternativamente ou adicionalmente, aplica-se o método de projetar uma biblioteca de padrões numa biblioteca de moléculas, para reduzir duplicação e auxiliar em assegurar cobertura de espaço de ligação. Isto pode ser feito, por exemplo, analisando a biblioteca para identificar padrões em espaço triangular e/ou condutores de distribuição irregular. Além disso, pode-se determinar sobreposição excessiva. Alternativamente ou adicionalmente, a biblioteca pode ser analisada para determinar moléculas que são improváveis para ligar sempre, por exemplo, devido a elas terem flexibilidade em excesso e quaisquer parceiros de ligação conhecidos. Alternativamente ou adicionalmente, se a triagem for em estágios, as moléculas podem ser selecionadas para cada estágio baseado nelas terem menos sobreposição mutuamente.

[327] Alternativamente ou adicionalmente, alguns resultados de ligação podem ser ignorados, por exemplo, molécula com flexibilidade elevada pode adicionar interferência demais (ligação com muitas moléculas em muitos modos) e por essa razão ser ignorada, pelo menos num primeiro estágio de processamento.

[328] Alternativamente ou adicionalmente, os padrões que se ligam podem eles próprios ser usados como condutores (e esperam-se muitas de tais ligações). Freqüentemente a biblioteca de padrões é pequena comparada à biblioteca coorporativa e pode ser adicionada a ela com uma penalidade relativamente pequena. Numa incorporação exemplar da invenção, resultados da biblioteca "velha" servirão como pontos de partida iniciais para otimização (como antes), mas a otimização dirigir-se-á por informação obtida de triagem usando padrões. Possivelmente, executa-se um ensaio de ligação de biblioteca de padrões num alvo com um condutor interagindo. Este tipo de ensaio pode ser usado para determinar se o condutor (ou molécula de uma biblioteca) está interagindo ou não com a área ativa (por exemplo, baseado em se e na medida em que ele afeta a ligação da biblioteca de padrões). Este ensaio pode ser comparado a um ensaio executado com outros condutores de ligação e/ou absolutamente sem quaisquer condutores ligados. O efeito de quimica de condutor pode ser determinado checando o ensaio na presença de um ou mais condutores quimicamente semelhantes, mas não interagindo, (b) Diretriz de processo. Se o alvo for mapeado e se conhecer um ponto de partida de condutor, haverá ainda muitas maneiras de melhorar o condutor para produzir um fármaco. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o conhecimento da geometria e/ou do comportamento quimico de alvo para auxiliar em dirigir o processo de modificação, substituindo experimentos fisicos por aqueles virtuais e/ou auxiliar em separar condutores (provavelmente) desnecessários. Além disso, nota-se que várias gerações combinatórias de modificações de condutores podem ser simplificadas selecionando somente aquelas modificações de condutores que sejam significativas (ou sejam muitíssimo significativas) em vista do arranjo de lavo e/ou baseado na estrutura tridimensional dos condutores (por exemplo, checando quais triângulos são exibidos por qual condutor e por qual modificação de condutor) . Opcionalmente, uma má combinação entre os resultados preditos pelo arranjo e atividade de ligação real dos condutores pode ser útil em corrigir o arranjo, entendendo melhor a quimica do condutor e/ou predizer outros condutores que podem se mostrar promissores.

[329] © Recuperação de fármaco. Mesmo se um fármaco falhar nos estágios finais de teste, numa incorporação exemplar da invenção, os métodos acima podem ser suados para determinar as razões para a falha e/ou prover orientação para executar a reengenharia do fármaco.

[330] 9.3. Design de fármaco baseado em triagem alternativa

[331] Genômicos quimicos ou quimiogenômicos tornaram-se muito populares ultimamente. Eles se baseiam na idéia que em lugar de primeiro encontrar um primeiro alvo e depois encontrar um composto para ele, aplica-se o processo contrário: separam-se compostos contra todos os ensaios celulares procurando o resultado fenotipico (por exemplo, morte seletiva de células cancerígenas). Depois, uma vez encontrado o composto ativo, procura-se o alvo. Uma vantagem possivel desta aproximação é trabalhar em paralelo com alvos múltiplos, muitos dos quais podem ainda não serem conhecidos. Entretanto, as bibliotecas de triagem existentes não podem garantir a descoberta de acertos. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se uma biblioteca de padrões tal como descrita aqui e espera-se ter uma pluralidade de padrões que interajam com as células. Embora as interações possam ser fracas, espera-se um número incomum de tais interações.

[332] 9.4. Design de fármaco baseado na estrutura

[333] Este método admite usar software de modelagem precisa para simular processos moleculares. O processo é como segue: (a) obter uma estrutura tridimensional detalhada e precisa da proteina-alvo. Usualmente executada via análise por cristalografia de raios-X ou NMR (ambas experimentais). Existem também aproximações computacionais, mas geralmente não são precisas; (b) Identificar o sitio ativo na estrutura protéica (nem sempre simples para alvos não familiares novos); (c) Identificar pontos de ligação relevantes, conhecidos também como pontos farmacóforos. Estes são pontos onde pode ocorrer ligação (não covalente) fraca. Um ligante potencial deve satisfazer um número (usualmente 6 ou mais) destes pontos simultaneamente de modo a atingir afinidade nM; (d) Projetar moléculas que "se ajustem" ao sitio ativo, tanto geometricamente como em termos de satisfazer pontos farmacóforos suficientes. Executa-se tanto este estágio como o anterior usando software de simulação tipo mecânico- molecular ou de "acoplamento".

[334] Numa incorporação exemplar da invenção, os métodos inventivos aqui descritos podem ser usados para melhorar o processo de descoberta de fármaco acima, por exemplo, um ou mais dentre: (a) Estrutura ligada. Estruturas 3D de proteinas aparentemente são, em muitos casos, de pouco uso em e por si mesmas. Muitas experiências têm mostrado que é dificil projetar ligantes fortes baseado apenas nesta informação (por exemplo, geométrica). Numa incorporação exemplar da invenção, nota-se que informação útil está presente em estruturas 3D do alvo com ligantes ligados. Embora tais ligantes não sejam conhecidos inicialmente, numa incorporação exemplar da invenção, os padrões que se ligam ao alvo são usados em lugar de tais ligantes, com a expectativa que um número significativo de tais padrões de ligação serão encontrados. Numa incorporação exemplar da invenção, aplica- se o processo de ligação de padrão e depois se modela o alvo (por exemplo, usando NMR ou cristalografia de raios-X), possivelmente diversas vezes, com padrões diferentes ligados. Espera-se que a forma da área-alvo compreendendo os padrões ligados seja útil para projetar ligantes fortes usando métodos conhecidos na técnica. Possivelmente, os métodos conhecidos podem ser modificados, por exemplo, para combinar os resultados de configurações diferentes causados por sitios de ligação diferentes de padrões diferentes. Opcionalmente, a provisão de padrões de ligação múltiplos (por exemplo, 5, 10, 25, 50, 100 ou quaisquer números menores, intermediários ou maiores) auxiliará na determinação dos modos de ligação do alvo, possivelmente melhorando o entendimento provendo modos de ligação parciais também. Em geral, a provisão de mais padrões, significa mais trabalho, mas pode melhorar a precisão da análise.

[335] Numa incorporação exemplar da invenção, a estrutura ligada resulta de uma pluralidade de alvos combinados, por exemplo, por superposição com o alvo como referência. Esta superposição pode produzir um modelo total da área de ligação e/ou da configuração ligada completamente, em vez de uma parcial que deve ser provida por cada padrão.

[336] (b) Comparação. Numa incorporação exemplar da invenção, compara-se a forma da área ativa determinada pelo modelo de simulação com a forma da área determinada pelo processo de mapeamento. As diferenças entre as duas pode auxiliar na correção do método de mapeamento/reconstrução ou na correção do modelo de simulação. Opcionalmente, usa-se o modelo de simulação para selecionar entre reconstruções alternativas e/ou para auxiliar em fazer sintonia fina de uma reconstrução, por exemplo, auxiliando em calcular distâncias mais exatas e/ou indicar quais componentes possiveis podem tomar parte na ligação.

[337] (c) Identificação de pontos de ligação. Em geral, o software de modelagem não é suficientemente preciso para predizer pontos de ligação num alvo protéico. Igualmente, pode ser dificil identificar áreas ativas. Especialmente, este é o caso para novos alvos. Numa incorporação exemplar da invenção, os métodos acima tiram vantagem de um ou de ambos destes problemas identificando experimentalmente pontos de ligação/modos potenciais, por exemplo, usando biblioteca de ensaio-padrão de padrões. Depois, estas áreas ativas são analisadas em profundidade maior usando software de acoplamento, por exemplo, para predizer a afinidade de novos compostos co relação a um alvo especifico.

[338] 9.5. Conjunto modular de ligantes

[339] Este método, que é usado aparentemente por Sunesis Inc, trabalha construindo condutores a partir de partes que mostram afinidades. O processo é como segue: (a) Sintetizar uma biblioteca finita de fragmentos moleculares elementares que incluem um "portal ligante" (isto é, um sitio na molécula em que se pode implementar facilmente ligação). Tipicamente, estes fragmentos são moléculas pequenas identificadas anteriormente como farmacologicamente "interessantes", e que são receptivas para incluir o "portal ligante" padrão. (b) Fazer triagem dos fragmentos elementares contra a proteína-alvo, procurando afinidade extremamente baixa (~1 mM). Tipicamente, esta etapa é problemática.

[340] © Ligar grupos de dois ou mais fragmentos via seus componentes de "portal ligante" de modo a atingir afinidade aumentada. A distância entre dois fragmentos, isto é, o comprimento da cadeia de ligação, pode variar e ser otimizada.

[341] Numa incorporação exemplar da invenção, os métodos inventivos aqui descritos podem ser usados para melhorar o processo de descoberta de fármaco acima, por exemplo, um ou mais dentre: Correntemente, os fragmentos elementares não são projetados na técnica usando qualquer lógica que possa ser vista como completa, isto é, usam-se diversidades métricas (tal como em bibliotecas de triagem padrão), mas estas não produzem uma lista finita. Conseqüentemente, raramente se encontram acertos (para alvos gerais) ainda menos que para bibliotecas de triagem gerais, provavelmente devido à afinidade muito baixa esperada, que possui muitos problemas técnicos (por exemplo, solubilidade). Numa incorporação exemplar da invenção, seleciona-se o conjunto de fragmentos baseando-se na abrangência do espaço. Por exemplo, os fragmentos podem pares (ou tripletes) de componentes, tendo distâncias e tipos de componentes selecionados para abranger o espaço de possibilidades. A geometria (isto é, a distância apropriada e a orientação entre dois componentes fracamente ligados), está totalmente ausente dos resultados de triagem iniciais na técnica. No estágio de ligação, se pode tentar somente variação geométrica muito limitada (isto é, o comprimento do ligante). Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se a ligação de uma biblioteca de padrões para prover sugestões geométricas (ou um modelo completo) que assista em decidir como juntar fragmentos, quais fragmentos juntar e quais distâncias se ajustam entre os fragmentos. Esta pode também assistir em determinar qual tipo de ligante usar quando se ligar fragmentos. Este pode também ser usada para sintetizar uma nova molécula que inclua as partes ligantes dos padrões ligantes, espaçadas lateralmente por uma estrutura apropriada (por exemplo, uma variação num fármaco conhecido).

10. Usos exemplares em não descoberta

[342] Os métodos de mensuração acima podem ser também aplicados para usos outros que não descoberta de fármacos. É possivel requerer um padrão diferente para alguns usos.

[343] Numa incorporação exemplar da invenção, usam-se os métodos de mensuração para avaliar toxicidade, por exemplo, para identificar proteínas de preparação que possam ter interações adversas com determinado fármaco ou toxina potencial. Isto pode ser útil para determinar toxicidade de substâncias quimicas industriais ou domésticas.

[344] Noutra incorporação exemplar da invenção, os métodos de mensuração são usados para predizer afinidade de anticorpo por um material e/ou célula, por exemplo, identificando sitios de ligação num anticorpo e/ou material.

[345] Noutra incorporação exemplar da invenção, usam-se os métodos de mensuração para mapear os lado de fora de um organismo, por exemplo, virus, corpos de riquétsia, verme, protozoário, fungo, ameba ou bactéria. Isto pode ser útil no desenvolvimento de vacinas. Por exemplo, freqüentemente, uma vacina é mais eficaz se ela for produzida a partir de uma proteina cuja forma não muda. Determinando quais partes das áreas de ligação do lado de fora de um patógeno não mudam, tal determinação pode auxiliar na seleção de uma proteina particular do patógeno para uso em vacinação e/ou para auxiliar na avaliação das chances de criar uma vacina útil. De modo a impedir respostas auto-imunes, se podem mapear as áreas ativas de material de vacina existente, para observar se o modelo parece em grande parte com aquele de proteinas corpóreas em extensão. Deve-se notar que esta combinação pode depender de um material genético de individuo.

[346] Alternativamente a mensurações absolutas, em algumas incorporações da invenção, usam-se os métodos acima para determinar mensurações relativas, por exemplo, para medir mudanças de conformação numa proteina, em condições diferentes. Um mesmo ensaio de ligação (ou diferente, por exemplo, para combinar novas mensurações esperadas) pode ser aplicado a uma proteina em condições diferentes. Possivelmente, padrões mais flexiveis e/ou padrões menos estáveis são usados para esta aplicação.

[347] Noutra incorporação exemplar da invenção, usa-se o método de mensuração acima para descobrir novas substâncias quimicas agricolas, tais como inseticidas e herbicidas que são alvos específicos afetando proteinas conhecidas por serem cruciais apenas para alguns tipos de pragas ou ervas daninhas. Alternativamente ou adicionalmente, desenvolvem-se hormônios artificiais para combinar com alvos em células de plantas.

11. Usando informação anterior

[348] O processo acima foi descrito, em alguns exemplos, como um processo cego, que admite um ponto de partida neutro de substancialmente nenhum conhecimento a respeito do alvo. Em alguns casos, existe conhecimento anterior a respeito do alvo, compilado de várias fontes e/ou por mensurações anteriores do alvo. Tal informação anterior pode ser usada de muitas maneiras. Seguem alguns exemplos.

[349] Numa incorporação exemplar da invenção, a informação anterior é suficiente para propor várias alternativas. Um ensaio de ligação com a biblioteca de padrões, com ou sem reconstrução pode prover informação suficiente para selecionar entre alternativas, por exemplo, entre modelos alternativos de qual parte de um condutor interage com um alvo ou selecionar entre duas reconstruções de arranjo de área-alvo. Opcionalmente, para este fim, o conjunto de padrões pode ser reduzido a apenas aqueles padrões que distinguirão e/ou que são necessários para cada um dos modelos.

[350] Noutro exemplo, usa-se cristalografia, NMR, espectro de IR e/ou propriedades quimicas do alvo no processo de reconstrução, por exemplo, para resolver ambigüidades e/ou superar falta de dados. Num exemplo, estes métodos mostram como um ou mais padrões se ligam realmente a um alvo. Noutro exemplo, usam-se estes métodos ou outro conhecimento anterior para obrigar uma determinada estrutura ser reconstruída, outra que não seguir a reconstrução baseada em escore descrita acima. Por exemplo, forçar a estrutura a incluir uma determinada sub-forma (por exemplo, uma porção tetraédrica), que não poderia ser reconstruída de outro modo a partir dos dados de ensaio.

[351] Noutro exemplo, se parte do alvo for conhecida, ela poderá reagir com um substrato que bloqueia aquela parte conhecida, tal que a mensuração só se aplicará à porção desconhecida. Alternativamente, as estatísticas de interação na porção conhecida podem ser usadas para auxiliar em associar estatísticas de ligação com estrutura na porção desconhecida. Por exemplo, um modelo de computador ou um alvo análogo pode ser usado para prover uma estimativa de quais padrões se ligam e em qual resistência, à porção conhecida. Na análise de resultados de ensaio, padrões que se ligam á área conhecida são ignorados, não usados no ensaio e/ou sua resistência de ligação reduzida durante análise. Opcionalmente, não se leva em consideração um padrão se sua remoção não deixar nenhum triângulo de um determinado tamanho e/ou componentes para ligar na área desconhecida. Alternativamente, é tecnologia corrente usar a biblioteca como um todo, por exemplo, tal como mostrado acima que sofre triagem usando 100.000 ensaios de uma vez.

[352] Noutro exemplo, quando se usa um método interativo de mensuração, a informação anterior pode prover percepção em pontos de partida desejáveis.

[353] Opcionalmente, usa-se informação anterior como uma entrada para modificar o processo de ligação, por exemplo, variando o meio de ligação.

[354] Noutro exemplo, usa-se informação anterior para ajustar as condições ambientais empregadas durante mensurações, por exemplo, usando informação de tentativas de ensaio anterior com uma proteina semelhante para indicar quais condições ambientais são prováveis para prover ligações e/ou pelo menos não interferirem.

[355] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se informação anterior para o design de estruturas, componentes e/ou padrões específicos para medir melhor um alvo particular.As moléculas podem ser, por exemplo, projetadas em resposta a isto, e/ou uma sub-biblioteca construída selecionando moléculas anteriormente conhecidas. Numa incorporação exemplar da invenção, seleciona-se uma estrutura para tal sub-biblioteca devido a uma pequena diferença (por exemplo, 0,5 Â) num lado de um triângulo devido à mudança em estrutura. Num processo de mapeamento regular, tal diferença pode não ser importante, mas em mapeamento e alta resolução, para alguns alvos (por exemplo, onde a ligação é fraca) ela pode ser importante. Semelhantemente, um conjunto de padrões pode ser provido para cobrir uma determinada faixa de tamanhos e/ou comportamentos quimicos numa resolução mais fina.

12. Mensuração interativa

[356] Em algumas maneiras semelhantes ao uso de informação anterior, a mensuração interativa permite obter informação a partir de uma etapa de mensuração anterior a ser usada, por exemplo, para sintonizar melhor uma etapa corrente ou rejeitar determinadas possibilidades.

[357] Em algumas incorporações da invenção, em lugar de um processo de mensuração de uma etapa, por exemplo, tal como descrito em algumas das incorporações acima, usa-se um método interativo de mensuração. Num exemplo deste método, gera-se uma reconstrução de resolução menor. Depois se executa um ensaio adicional, usando uma mesma ou uma diferente biblioteca de padrões e provê-se uma reconstrução de resolução maior. A construção mais antiga pode ser usada, por exemplo, como um ponto de partida para o processo de reconstrução e/ou para assistir em selecionar quais padrões usar no ensaio adicional. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se tal método interativo, por exemplo, quando é grande o custo e/ou tempo para executar um único ensaio completo.

[358] Numa incorporação exemplar da invenção, uma mensuração interativa usa padrões mais flexiveis (explicado abaixo) num primeiro conjunto de mensurações que num segundo conjunto de mensurações. Alternativamente ou adicionalmente, usa-se um subconjunto diferente de padrões para os conjuntos diferentes de mensurações.

[359] A diferença entre os estágios pode estar na correção da reconstrução, por exemplo, quais locais de interação situam-se onde. Alternativamente ou adicionalmente, a diferença pode estar na precisão, por exemplo, na distância entre dois sitios de ligação ou no ângulo de ligação de um sitio de interação. Numa incorporação exemplar da invenção, as suposições acima de cobertura de faixa, por exemplo, para tamanhos de ligação hidrofóbica e para ligações direcionais tornam-se mais rigorosas em interações de reconstrução posteriores, por exemplo, provendo 15 ligações direcionais. Entretanto, nem todas as mensurações podem ser necessárias de serem refeitas. Em vez, usam-se somente aqueles padrões que ligaram em sitios de interações que são esperados mudar no modelo. Vários métodos de pesquisa conhecidos na técnica podem ser usados para assistir em prover e/ou determinar convergência do ensaio e do processo de reconstrução, por exemplo, procedimento para encontrar o máximo de uma função.

13. Padrões, propriedades físicas

[360] 13.1. Visão geral

[361] Vários usos de padrões estão descritos acima, alguns dos quais usam uma biblioteca completa de padrões (por exemplo, abrangendo completamente e tendo resolução suficiente) e alguns dos quais podem, alternativamente ou adicionalmente, usar uma biblioteca parcial. Um ou mais de vários resultados são opcionalmente considerados no design de tais bibliotecas. Exemplos de tais resultados e considerações que opcionalmente podem ser usados quando do design e/ou seleção de padrões, descrevem-se abaixo projetos de padrões e/ou conjuntos de padrões. Note-se que alguns dos resultados referem-se às propriedades dos padrões individuais e alguns às propriedades dos padrões como um conjunto. O design (e/ou seleção) de um conjunto completo de padrões pode dizer respeito a múltiplos resultados e a várias intercambialidades, por exemplo, como mostrado no conjunto exemplar de padrões descrito abaixo. Estes resultados são explorados abaixo. Em geral, deve-se notar que mesmo alguns dos padrões num conjunto de padrões não sendo úteis, isto geralmente não deprecia a utilidade do conjunto de padrões como um todo.

[362] A Figura 4A mostrou um padrão exemplar 400. Um tipico conjunto de padrões inclui uma grande pluralidade de padrões. Possivelmente, todos os padrões compartilham um design comum básico, como será descrito abaixo, entretanto isto não é essencial. Além disso, pode haver muitos padrões, designes de padrões e conjuntos de padrões que sejam úteis para mensuração.

[363] Numa incorporação exemplar da invenção, uma porção significativa de um conjunto de padrões baseia-se em permutações de um pequeno número de moléculas básicas chamadas estruturas. Neste método de design, uma estrutura inclui uma pluralidade de pontos de fixação e cada padrão é criado selecionando uma estrutura e montando vários componentes nos pontos de fixação. Um beneficio potencial desta aproximação é que poucos processos quimicos diferentes são requeridos para sintetizar uma biblioteca. Outro beneficio potencial é que a biblioteca gerada tem comportamento quimico mais capaz de predição, por exemplo, nos ambientes usados para ensaio. Outro beneficio potencial é que se pode obter um conjunto mais controlado e/ou capaz de predição de distâncias entre componentes. Outro beneficio potencial é a simplicidade para projetar uma biblioteca abrangente. Outro beneficio potencial é que é mais fácil garantir abrangência numa biblioteca ou porção de biblioteca. Outro beneficio potencial é que o uso deste tipo de permutações (possivelmente com novas estruturas para a biblioteca) suporta geração de medidas perdidas ou desejadas, em resposta a isto. Num caso, por exemplo, geram-se padrões novos com distâncias particulares modificando uma estrutura existente. Deve-se notar que nem todas estas vantagens potenciais são esperadas em toda incorporação da invenção.

[364] Deve-se considerar que para uma dada biblioteca, as partes podem ser baseadas em estruturas, enquanto que outras partes são geradas usando outros meios, por exemplo, seleção a partir de uma biblioteca molecular existente e/ou construída usando vários métodos de construção molecular, design e sintese conhecidos na técnica para tentar criar uso para moléculas com determinadas propriedades. Além disso, a biblioteca inteira pode ser baseada em não estruturas. Deve- se considerar também que nem todas as bibliotecas baseadas em estruturas provêm todos, alguns ou ainda quaisquer dos benefícios potenciais acima.

[365] 13.2. Estrutura

[366] Na Figura 4A, mostra-se o padrão 400 incluindo uma estrutura 402, à qual se fixam quatro componentes, em quatro dentre possivelmente mais pontos de fixação potenciais. Numa incorporação exemplar da invenção,os padrões 400 são selecionados para abranger uma faixa de distâncias entre componentes. Numa incorporação exemplar da invenção, variando-se os sitios de conexão de componentes entre os pontos de fixação disponíveis, fixam-se as distâncias entre componentes diferentes para uma única estrutura. Opcionalmente, consegue-se ma faixa maior de valores possiveis provendo uma faixa de estruturas possiveis. Deve-se notar, entretanto, que não se requer nenhuma estrutura, por si. Mais exatamente, espera-se que pelo menos para algumas incorporações da invenção, possa ter maior custo efetivo criar de modo combinatório uma biblioteca usando estruturas. Isto é exemplificado na Figura 4B, onde se mostra o padrão como um triângulo definido por seus componentes e a distância entre eles, sem qualquer referência a estrutura.

[367] Entretanto, numa incorporação exemplar da invenção, provê-se uma estrutura na qual se constroem múltiplos padrões diferentes. Uma pluralidade de componentes iguais ou diferentes podem ser seletivamente fixados na estrutura em sitios diferentes, usando métodos relativamente padronizados de quimica combinatória, criando assim uma faixa de padrões, geralmente tendo possivelmente propriedades quimicas conhecidas (por exemplo, solubilidade, pressão de vapor, estabilidade).

[368] Em algumas incorporações da invenção, selecionam-se as estruturas tal que não ultrapassem as formas triangulares definidas pelo componentes. Alternativamente ou em alguns casos, a estrutura e/ou alguns dos componentes interferem com a ligação, e podem causar discordâncias estéricas. Provendo uma faixa de estruturas, as discordâncias estéricas podem ser evitadas para alguns padrões e/ou é possivel determinar as causas das discordâncias estéricas.

[369] Em algumas incorporações da invenção, a geometria e/ou a quimica da estrutura são significativas.

[370] Opcionalmente, ignora-se a participação da estrutura na provisão de triângulos de ligação no design do conjunto de padrões. Alternativamente, nota-se a atividade quimica da estrutura durante o design do conjunto, por exemplo, provendo um ou mais componentes. Opcionalmente, considera-se o efeito da estrutura em prover ligação, repulsão e/ou ligações interferentes durante a reconstrução ou a análise. Alternativamente ou adicionalmente, leva-se em conta a geometria da estrutura durante a análise, por exemplo, para determinar as causas das discordâncias estéricas.

[371] Alternativamente ou adicionalmente, a análise de ligação triangular ignora quaisquer triângulos de ligação que não estejam provavelmente expostos ao alvo (por exemplo, baseado na geometria de padrão).

[372] 13.3. Geometria espacial de padrões

[373] Como regra, os triângulos definem um plano, o qual pode ou não ser o plano da estrutura (talvez nenhum) . Numa incorporação exemplar da invenção, quando os padrões são selecionados para inclusão numa biblioteca eles são selecionados tal que seus componentes fixados estejam num plano ou em alguma outra conformidade desejável. Um arranjo planar tem um vantagem potencial de impedir moléculas multi- estáveis (por exemplo, mudando a conformação) de serem incluidas, o que não é desejável em algumas incorporações da invenção, uma vez que elas confundem a análise e/ou reduzem as probabilidades de ligação. Possivelmente, provê-se um conjunto de padrões, para cobrir uma faixa de orientações não planares possíveis. Em algumas incorporações isto é mais desejável que selecionar uma molécula que exiba mudanças de conformação. Moléculas com mudanças de conformação podem ser excluidas usando outros métodos também, por exemplo, analisando cada padrão potencial. Alternativamente ou adicionalmente, os padrões são selecionados de modo que as dimensões do padrão ou de triângulos particulares não mudem, mesmo se outras partes do padrão exibirem mudanças de conformação. Opcionalmente, um determinado triângulo num padrão pode ser neutralizado tornando-o energeticamente improvável de ligar, por exemplo, assegurando que aquele triângulo exiba mudanças de conformação ou adicionando flexibilidade às ligações de um ou mais de seus componentes. Deve-se notar, entretanto, que tal modificação exata de um padrão pode não ser possivel, por exemplo, devido ao tamanho pequeno de um padrão ou seu efeito possivel nas outras partes dos padrões e/ou de outros triângulos.

[374] 13.4. Flexibilidade

[375] A flexibilidade de um padrão pode afetar adversamente uma ou tanto a quantidade de informação provida pela combinação de padrões como pela afinidade do padrão pelo alvo. Embora seja verdade que moléculas flexíveis sejam mais prováveis de encontrar um arranjo de pontos para ligar-se, a flexibilidade aumentada pode, pelo menos em alguns casos, reduzir a probabilidade total de ligação de uma molécula, por razões entrópicas. Além disso, a ligação de uma molécula flexível provê informação menos precisa que a ligação de uma molécula rígida.

[376] Assim, embora um número maior de arranjos de sítios de interação possa ser combinado usando um padrão flexível, numa incorporação exemplar da invenção, pelo menos alguns padrões relativamente rígidos são selecionados para aa biblioteca de padrões, de modo que as mensurações usando estes padrões sejam mais precisa. Opcionalmente, substancialmente todos os padrões num conjunto de padrão são substancialmente rígidos. Numa incorporação exemplar da invenção, os padrões são rígidos quanto ao movimento de translação, visto que a distância entre componentes não muda muito. Alternativamente ou adicionalmente, os padrões são rígidos quanto ao movimento de rotação, visto que a orientação relativa dos componentes não muda. Opcionalmente, a flexibilidade se estende à especificidade química dos componentes, por exemplo, selecionando componentes que são ou mais ou menos específicos. Por exemplo, é possível escolher componentes que tenham somente uma função (isto é, para hidrofóbico escolhe-se terciobutila ou um anel não aromático (por exemplo, ciclo-hexano) ou para evitar ligações de hidrogênio usa-se hidroxila (OH) (que é tanto doador como receptor), ou vice-versa).

[377] Numa incorporação exemplar da invenção, entretanto, provê-se um pequeno grau de flexibilidade, por exemplo, para assegurar sobreposição entre padrões. Num exemplo, o grau de flexibilidade é suficiente a fim de que um par de componentes no alvo possa combinar-se com múltiplos pares nos padrões, com diferentes distâncias entre eles. Numa incorporação exemplar da invenção, projetam-se os padrões tal que cada distância entre componentes no alvo possa combinar tanto com um padrão que tenha uma distância ligeiramente mais longa como com um padrão que tenha uma distância ligeiramente mais curta. O grau de flexibilidade pode ser definido de modo que se requeira uma quantidade relativamente baixa de energia para flexionar ou esticar o padrão afim de que ele possa combinar com o arranjo de componentes no alvo. Os niveis apropriados de energia podem depender, por exemplo, da sensibilidade de ensaio, da concentração de padrão e/ou do ambiente de ensaio.

[378] Opcionalmente, pelo menos um pequeno número de padrões são flexiveis, por exemplo, para compensar padrões que não estejam disponíveis. Por exemplo, tal como notado aqui, a flexibilidade rotacional pode ser permitida para participantes de ligação de hidrogênio e/ou para anéis aromáticos. Alternativamente ou adicionalmente, usam-se padrões flexiveis para auxiliar em prover informação de nivel grosseiro que pode posteriormente passar por sintonia fina usando-se padrões rigidos. Opcionalmente, compensa-se a quantidade reduzida de informação (por exemplo, por falta de ligação e/ou menos precisão) pela redundância dos padrões e medidas triangulares nos padrões.

[379] Deve-se notar que o método particular para determinar que triângulo ligou, descrito acima, provê um peso significativamente maior aos triângulos rigidos. Deve-se notar que num padrão isolado, os triângulos podem ter diferentes graus de rigidez.

[380] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se o software CATALYST (catalisador) de ACCELRYS (antigamente MSI) para avaliar a rigidez de um padrão.

[381] Numa incorporação exemplar da invenção, pelo menos 20%, 40%, 60%, 80% ou quaisquer outras porcentagens menores, intermediárias ou maiores dos padrões são rigidos. Em geral, se forem usados padrões mais rigidos, eles serão mais fáceis de analisar usando os métodos aqui descritos. Entretanto, tais padrões podem não ser obteníveis e/ou pode ser desejável por várias razões usar moléculas não rigidas, por exemplo, se tais moléculas forem similares aos fármacos ou tiverem propriedades que se creia torná-las apropriadas para triagem.

[382] Numa incorporação exemplar da invenção, define-se uma molécula (ou ligação) substancialmente rigida como sendo uma molécula que tenha uma configuração entrópica única e, na qual, exceto para átomos de hidrogênio, nenhuma ligação muda em mais que 1 Â usando menos que 20 kcal/mol. Incorporações alternativas da invenção podem permitir menos rigidez, por exemplo, para permitir movimento maior tal como 0,8 Â, 1,5 Â, 2 Â ou quaisquer valores maiores, menores ou intermediários, em aplicação de energia de 10 kcal/mol, 15 kcal/mol, 30 kcal/mol, 40 kcal/mol ou quaisquer valores menores, intermediários ou maiores. Ao invés, usa-se nas reivindicações o termo "substancialmente rigido". Quando as moléculas tornam-se menos rigidas, elas poderão ligar-se com mais dificuldade e serão menos especificas no sentido de sua ligação. Entretanto, moléculas menos rigidas podem ser mais fáceis de obter e/ou de usar para garantir cobertura, por exemplo.

[383] Tipicamente, moléculas rigidas são aquelas para as quais todas as ligações simples são ou parte de um anel ou ligam-se a átomos "de extremidade", isto é numa de suas extremidades (por exemplo, átomos isolados ou componentes simples tal como NH2, para que a rotação seja desinteressante em alguns casos). À medida que anel cresce demais, por exemplo, além de 5 ou 6 átomos em alguns casos, ele torna-se flexivel. Anéis maiores também podem ser rigidos, por exemplo, se nunca houver mais que 2 ligações simples adjacentes cujos átomos participam somente em ligações simples (isto é, se quaisquer dos átomos no anel estiverem eles próprios ligados por uma ligação dupla a um átomo que não for membro do anel, isto também pode enrijecer aquele segmento do anel). Uma ligação covalente simples é livre quanto à rotação, salvo se ela for parte de um anel.

[384] 13.5. Comprimentos de padrão

[385] Numa incorporação exemplar da invenção, selecionam- se os comprimentos laterais de padrão (isto é, as distâncias entre os centros de massa dos componentes) para cobrir uma faixa de distâncias esperadas entre dimensões e/ou sitios de interação de fármacos de moléculas pequenas. Alternativamente, por exemplo, para fármacos de moléculas não pequenas, é possivel selecionar uma faixa diferente daquela para fármacos de moléculas pequenas. Numa incorporação exemplar da invenção, a faixa selecionada está entre 2 Â e 12 Â. Noutro exemplo, está abaixo de 10 Â, ou abaixo de 8 Â. Alternativamente ou adicionalmente, a faixa está acima de 3 Â ou acima de 4 Â. Em alguns casos, pode ser útil um "comprimento externo" ou um "comprimento interno", que são definidos do lado externo ou do lado interno dos componentes que fazem parte de um triângulo.

[386] Numa incorporação exemplar da invenção, seleciona- se a amostragem para amostrar uniformemente um custo de energia requerido para uma molécula para acomodar a resolução de amostragem. Por exemplo, se um primeiro lado de triângulo for x  e um segundo lado de triângulo for y Â, a faixa de distâncias coberta pelo primeiro lado deverá requerer a mesma quantidade de energia para modificar a molécula para ajustar- se à faixa, que a faixa de distâncias coberta pelo segundo lado. Geralmente, isto significa que quando a molécula é maior, aumenta a faixa de ligação, para uma mesma quantidade de energia. Opcionalmente, a quantidade permitida de energia é um parâmetro do processo de ensaio, do alvo e/ou dos padrões usados, por exemplo, para permitir uma ligação detectável pelos padrões.

[387] Numa incorporação exemplar da invenção, a faixa é coberta pelos tamanhos intermediários, afim de que pelo menos um padrão combinará com cada distância intracomponente, para cada par de componentes. Alternativamente ou adicionalmente, pelo menos dois padrões ou lados de padrão são semelhantes em geometria de componente. Alternativamente ou adicionalmente, somente dois lados de padrão combinam. Ambientes diferentes podem ditar um número diferente de padrões, por exemplo, algumas ligações podem exibir mais flexibilidade numa temperatura, mas não em outra.

[388] A amostragem de distâncias pelo padrões pode estar ainda ao longo de uma faixa ou podem variar, por exemplo, sendo exponencial e/ou escalonada, devido ao efeito das estruturas mutantes entre triângulos, para atingir comprimentos de lado de triângulo diferentes.

[389] Deve-se notar que alguns conjuntos de comprimentos laterais não podem ser combinados num único triângulo, devido à relação requerida num triângulo, isto é, que a soma de comprimentos de quaisquer dois lados é maior que o comprimento do terceiro lado.

[390] 13.6. Estabilidade ambiental

[391] Numa incorporação exemplar da invenção, aplicam-se os padrões no alvo em condições psicológicas normais, incluindo pH, temperatura e conteúdo iônico controlados. Conseqüentemente, elas podem ser selecionados para executar corretamente apenas no ambiente padrão.

[392] Entretanto, em algumas incorporações, a faixa de teste pode não combinar com as condições psicológicas normalmente presentes. Num exemplo particular, a propriedade desejada de um fármaco pode ser a atividade em temperaturas hipertérmicas ou para pacientes com febre e não em temperaturas psicológicas normais.

[393] Um conjunto especial de padrões pode ser usado para condições não psicológicas, por exemplo, substituindo alguns padrões por outros. Alternativamente ou adicionalmente, pode- se prover um conjunto relativamente estável de padrões, que exiba um mesmo comportamento por toda uma ampla faixa de ambientes. Alternativamente ou adicionalmente, mesmo se mudarem as propriedades de padrão, se a mudança for conhecida e a abrangência for mantida, o método de reconstrução poderá ser ajustado (por exemplo, os locais e/ou as amplitudes em espaço triangular) para avaliar os efeitos ambientais.

[394] Outra variável ambiental possivel é o tipo de solvente usado, como alguns padrões podem não ser solúveis em água, o ensaio pode então usar solventes não padronizados.

[395] Noutro exemplo, o alvo pode exibir mudanças de conformação, que se desejam medir, em mudanças pequenas no ambiente, tal como a concentração de ions cálcio. Pode ser desejável que os padrões não exibam a mesma sensibilidade às mudanças como a proteina-alvo.

[396] Alternativamente ou adicionalmente, os padrões podem ser projetados ou selecionados para mudar em ambientes diferentes, por exemplo, permitindo assim que um padrão isolado faça mensurações múltiplas, cada uma em ambientes diferentes.

[397] 13.7. Unicidade de padrões e sobreposição de lados e triângulos

[398] Tal como aludido acima, dois comprimentos de lados de padrão diferentes podem combinar-se com uma configuração de sitio de interação, por exemplo, com um sitio de interação que seja capaz de ligar-se a dois componentes diferentes e/ou devido à flexibilidade nos padrões (e/ou no alvo), que não pode ser eliminada completamente.

[399] Numa incorporação exemplar da invenção, controla-se a sobreposição entre mensurações de padrão para que seja substancialmente constante em todo o espaço de padrão. Alternativamente ou adicionalmente, minimiza-se a sobreposição. Alternativamente, estimula-se pelo menos uma quantidade minima de sobreposição, por exemplo, para compensar várias eventualidades onde padrões não se ligam ou um ensaio falha ou para prover uma informação de ligação adicional.

[400] Deve-se notar que mesmo se forem usados padrões substancialmente rigidos, haverá um nivel de tolerância inerente à interação, a fim de que alguma liberdade esteja sempre disponível, se bem que, possivelmente à custa de resistência de ligação.

[401] Se o grau de sobreposição for conhecido, seus efeitos podem ser compensados pelo método de reconstrução acima, por exemplo, durante agrupamento. Alternativamente ou adicionalmente, se um grau esperado de sobreposição não exibir os efeitos esperados, a mensuração será suspeita.

[402] Numa incorporação exemplar da invenção, entretanto, provê-se um grau elevado de sobreposição, por exemplo, um fator de duas, três ou mais repetições de triângulos. Pode-se prover sobreposição fracionária, por exemplo, usando componentes que tenham afinidades não ortogonais (na faixa detectável) e/ou como resultado de sobreposição parcial entre triângulos. Entretanto, geralmente um triângulo exatamente igual não se repetirá, por exemplo, devido às diferenças entre estruturas e/ou efeito de outros componentes dentro da estrutura.

[403] Assim, alternativamente ou adicionalmente, para sobreposição acidental, alguns ou todos os triângulos são repetidos entre padrões. Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se esta repetição para compensar o efeito discordâncias estéricas e/ou outro comportamento quimico inesperado exibido por alguns padrões. Alternativamente ou adicionalmente, provê-se a repetição para auxiliar na determinação de qual triângulo ligou, baseado na ligação de padrões. Para este efeito, os padrões podem ser selecionados a fim de que haja uma sobreposição menor entre padrões com respeito aos outros triângulos que incluam dois padrões. Parece, entretanto, que se as estruturas forem suficientemente diferentes, será pequena a probabilidade de que a maior parte dos triânqulos numa estrutura se sobreponha à maior parte dos triânqulos em outra estrutura. Isto pode auxiliar na distribuição da sobreposição entre padrões e estruturas diferentes. Alternativamente, estruturas semelhantes podem ser usadas, a fim de que se possa prover um grau maior de sobreposição de triângulos de mesmos padrões. Deve-se notar que parte da sobreposição é provida pelo fato de que os padrões podem ter algum grau de flexibilidade e então, um mesmo arranjo triangular de pontos de ligação pode estar ligado por triângulos de tamanhos diferentes. Numa incorporação exemplar da invenção, a biblioteca é projetada a fim de que cada arranjo triangular de pontos possa ligar-se por pelo menos um triângulo maior e por pelo menos um triângulo menor. Além de ou em lugar de esta sobreposição pode ser do tipo repetitivo onde se provê um triângulo substancialmente igual pelo menos duas vezes.

[404] Opcionalmente, controla-se a ordem dos componentes numa estrutura particular para ser responsável por discordâncias esféricas, por exemplo, para garantir que pelo menos alguns triângulos não terão os mesmos problemas de discordância esférica que outros triângulos.

[405] Alternativamente ou adicionalmente, uma mistura de padrões, tendo os mesmo triângulos, mas discordâncias esféricas diferentes, podem ser misturados num único ensaio, para ajudar evitar o problema de discordância esférica.

[406] Numa incorporação exemplar da invenção, enquanto no geral as sobreposições triangulares não forem iguais, os triângulos de padrão de pelo menos parte da biblioteca, por exemplo, 20%, 40%, 60% ou quaisquer porcentagens menores, intermediárias ou maiores, serão selecionados a fim de que a distribuição triângulos no espaço triangular forme uma grade relativamente discreta, com agrupamentos de triângulos próximos aos pontos da grade. Alternativamente, seleciona-se pelo menos parte da biblioteca, por exemplo, 20%, 40%, 60% ou quaisquer porcentagens menores, intermediárias ou maiores, a fim de que a cobertura do espaço triangular seja relativamente uniforme com agrupamento menor. Tal como mostrado acima, a sobreposição pode ser útil para superar várias causas de não ligação. Entretanto, sobreposição maior pode significar uma biblioteca maior.

[407] Deve-se notar que o grau de sobreposição não necessita ser uniforme. Por exemplo, determinados tamanhos de triângulos podem ser mais propensos a discordâncias esféricas (por exemplo, se todas elas usarem estruturas grandes), em cujo caso provê-se uma sobreposição maior. Opcionalmente, os métodos de agrupamento levam em conta o grau de sobreposição, por exemplo, para determinar um limite para decidir se um triângulo ligou.

[408] 13.8. Tamanho e massa de padrão

[409] Numa incorporação exemplar da invenção, selecionam- se os padrões para terem uma massa minima. Espera-se que quando a massa aumentar, o padrão será mais energético e menos provável de ligar-se. Alternativamente ou adicionalmente, freqüentemente, massa maior significa tamanho maior e mais chance de discordâncias esféricas. Numa incorporação exemplar da invenção, selecionam-se as estrutura para terem uma massa abaixo de 200, não incluindo os componentes. Possivelmente, o aumento de massa de componentes de anel benzênico é compensado, pelo menos em parte por sua afinidade melhorada. Alternativamente ou adicionalmente, selecionam-se padrões pelo tamanho, por exemplo, para não serem maiores em tamanho que 4 anéis fundidos (por exemplo, cerca de 10 Â). Alternativamente ou adicionalmente, quando se selecionar uma molécula para inclusão como padrão, a seleção falhará se a molécula for muito grande ou muito massiva. Deve-se notar que em alguns casos, as condições de tamanho são relativas. Por exemplo, é desejável em algumas incorporações da invenção que um triângulo tenha lados da ordem de tamanho de estrutura. Triângulos pequenos numa estrutura grande podem ser ignorados quando se consideram os triângulos contribuindo para um padrão particular, e possivelmente forçando serem providos por uma estrutura menor.

[410] Deve-se levar em conta que estes exemplos não são limitativos e um padrão pode ser maior e/ou ter massa maior ou um padrão pode ser menor e/ou ter massa menor, dependendo, por exemplo, da aplicação ou da implementação.

14. Design geral e particular de conjunto de padrões

[411] 14.1. Exemplo abrangendo tamanho de biblioteca

[412] Sob determinadas suposições, o seguinte é uma estimativa do número de padrões e de triângulos numa biblioteca abrangente completa para moléculas pequenas em alvos protéicos.

[413] Admitindo que a faixa de comprimentos a ser coberta é de 9 Â, em etapas de 1 Â, o número de triângulos possiveis é 10*10*10/(2*3) (fator de 2 para triângulo em igualdade e fator de 3 para degeneração rotacional). Admitindo 10 componentes e direções de componentes, dá cerca de 166.000 triângulos. Admitindo um fator de sobreposição de 3 e de 5 triângulos por padrão, dá cerca de 100.000 padrões. Estes números são naturalmente, exemplares apenas, mas podem servir para esclarecer a descrição seguinte de design de biblioteca.

[414] Pode-se perceber que o tamanho da biblioteca depende do espaço triangular a ser abrangido, do grau de precisão, da complexidade de padrões e do grau de sobreposição. Qualquer um destes pode variar de acordo com incorporações exemplares da invenção, por exemplo, produzindo bibliotecas entre 10.000 ou menos padrões e 1.000.000 ou mais padrões. Tamanhos intermediários de bibliotecas incluem 30.000, 60.000, 80.000, 200.000 e 550.000 padrões. Além disso, uma biblioteca pose incluir elementos que não sejam padrões ou pode fazer parte de uma biblioteca de triagem muito maior, por exemplo, tal como descrito acima. Em geral, quando mais padrões houver numa biblioteca mais trabalho dará em aplicá-la como um todo. Entretanto, precisão, especificidade, e cobertura maiores podem ser obteníveis quando o tamanho de biblioteca aumenta.

[415] Um exemplo de bibliotecas de padrões menores são aquelas que têm somente 7 componentes, reduzem a distância de amostragem para 8 e/ou reduzem o fator de sobreposição para 2. Bibliotecas menores e maiores e/ou outras modificações de parâmetros de biblioteca, podem também ser providos em algumas incorporações da invenção, assim como várias bibliotecas parciais.

[416] Noutro exemplo, todos os padrões são projetados para incluir um único triângulo (ou um número pequeno), no qual são necessários cerca de 166.000 padrões (se não houver nenhuma sobreposição). Numa tal biblioteca especifica de padrões, opcionalmente omite-se a etapa de agrupamento inicial. Entretanto, nota-se que, geralmente, os padrões incluirão pelo menos inadvertidamente mais que uma medida, afim de que o agrupamento possa ainda ser útil. Em alguns casos, provê-se um componente num padrão para impedir à parte estrutural do padrão de participar como parte de uma medida e/ou de reduzir o número de triângulos diferentes provido por um padrão particular.

[417] 14.2. Seleção de subconjunto de padrões

[418] Um tipo particular de biblioteca de padrões é uma biblioteca de subconjuntos, que pode ser menor que uma biblioteca-padrão (mas pode ser maior, por exemplo, se ela tiver uma resolução maior de comprimentos e/ou de tipos de componentes).

[419] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se somente um subconjunto de todos os padrões para uma mensuração particular. Em alguns casos isto é devido ao uso de uma aproximação interativa, que não usa todos os padrões disponíveis em cada etapa. Alternativamente ou adicionalmente, pode-se desejar reduzir o número de ensaios executados. Alternativamente ou adicionalmente, isto pode ser o resultado de uma grande sobreposição entre padrões diferentes. Numa incorporação exemplar da invenção, selecionam-se padrões para operarem melhor num ambiente (por exemplo, temperatura, pH, solvente usado) e/ou exibirem menos interações adversas com o alvo e/ou com o ensaio, por exemplo, num ensaio celular. Alternativamente ou adicionalmente, isto pode ser o resultado de uma falha para criar um biblioteca abrangente completa, por exemplo, como mostrado no exemplo acima que pode ser quase universalmente útil para todos os alvos protéicos de fármacos pequenos.

[420] Deve-se notar que uma vantagem potencial de padrões rigidos é que a geometria de muitas moléculas rigidas é afetada minimamente por mudanças ambientais, mesmo se o seu comportamento quimico for afetado. Isto pode fazer com que o conjunto seja mais universal.

[421] Numa incorporação exemplar da invenção, selecionam- se padrões para o subconjunto baseado no tipo de alvo, por exemplo, na faixa esperada de distâncias entre os sitios de interação.

[422] Alternativamente ou adicionalmente, selecionam-se os padrões em resposta a uma mensuração necessária. Por exemplo, se um determinado sitio de interação tiver um tamanho desconhecido, mas tiver afinidade fraca, poder-se-á usar uma amostragem mais densa da faixa de tamanho de componente para aquele sitio de interação (por exemplo, para padrões com expectativa de ligação naquele sitio).

[423] Alternativamente ou adicionalmente, selecionam-se padrões em resposta ao conhecimento dos tipos de fármacos disponiveis, por exemplo, os tipos de direções de ligação de hidrogênio possiveis no fármaco. Alternativamente ou adicionalmente, selecionam-se os padrões para distinguir melhor entre dois fármacos potenciais, provendo resolução melhor para as diferenças entre os fármacos.

[424] Em algumas incorporações da invenção, selecionam-se os padrões a fim de que se possa reconstruir um modelo, aproximadamente correto, mesmo para aquelas parte do alvo para as quais se usam padrões de resolução menores. Alternativamente, selecionam-se os padrões para determinar se um determinado fármaco puder ligar-se ao alvo, então serão necessários somente padrões requeridos para medir uma faixa menor de configurações possíveis.

[425] Opcionalmente, selecionam-se os padrões em resposta ao tipo desejado de combinação de ligação, por exemplo, se for sabido que o alvo e/ou o fármaco potencial inclui ligações de sulfato, usar-se-ão padrões incluindo componente sulfato.

[426] Numa incorporação exemplar da invenção, um método para selecionar um subconjunto de padrões compreende: (a) determinar um uso do subconjunto de padrões; (b) determinar regra ou regras para seleção de padrões para satisfazer o dito uso (por exemplo, tamanhos, componentes, densidades, etc, tal como acima); (c) selecionar da biblioteca uma pluralidade de padrões que satisfaçam as ditas regras; e (d) opcionalmente, determinar se a biblioteca resultante for provável para prover a informação desejada para o dito uso. Por exemplo, pode-se fazer uma simulação para observar se os resultados de ensaio são prováveis para resultar numa reconstrução (por exemplo, baseado na taxa de ligação de ensaio, densidade de cobertura, propriedades ou alvo e/ou grau de sobreposição requerido para distinguir entre triângulos num padrão). Noutro exemplo, a informação é informação parcial e faz-se uma simulação para observar se a informação pode ser distinguida.

[427] 14.3. Design de biblioteca de padrões

[428] A tabela seguinte mostra um conjunto exemplar de estruturas para um design de biblioteca de padrões:

[430] Numa incorporação exemplar da invenção, os componentes são Me (metila), Et (etila), Pr (propila), Ph (fenol), CO2H, OH e NH2. Embora os componentes possam ser conectados em qualquer dos sitios R, nem todos os padrões possíveis são necessários, tal como explicado acima. A estrutura indolizina pode ter, em Rlf ou COOH ou NH2, ambas os quais estão mostrados na tabela. Em particular, os requerentes descobriram que em geral, uma estrutura com quatro ou cinco pontos de ligação podem abranger sua faixa inteira de triângulos com M componentes, usando somente M:' padrões diferentes. Acredita-se que isto seja verdadeiramente verdadeiro (por exemplo, o expoente não é muito maior que 3) para estruturas com um número grande de pontos de ligação.

[431] Deve-se notar que mesmo se uma biblioteca não cobrir todos os triângulos possiveis, uma reconstrução viável será ainda possivel para muitos alvos de fármacos e/ou utilidade considerável fixada à biblioteca. Além disso, tal como notado acima, a reconstrução parcial é útil em alguns casos. Além disso, tal como notado acima, combinação de padrões pode ser usada como condutores e/ou para rejeitar condutores, mesmo se nenhuma reconstrução for possivel, em alguns casos. Em algumas incorporações da invenção, tipicamente, uma falha do método é auto-evidente e não cria uma pesquisa improdutiva após condutores não existentes.

[432] Alternativamente para construir uma biblioteca de padrões de risco, pelo menos parte da biblioteca pode ser gerada abrangendo bibliotecas existentes para moléculas que incluam triângulos tendo componentes e/ou tamanhos desejados. Opcionalmente, selecionam-se moléculas que sejam pequenas e rigidas, tal como descrito acima. Este tipo de biblioteca, por exemplo, pode não se basear num conjunto de estruturas.

[433] 14.4. Método para construir uma biblioteca

[434] Da descrição acima, de ficar esclarecido que existem muitos métodos que podem ser usados para construir uma biblioteca. Descreve-se o método exemplar seguinte, pelo menos parcialmente para ilustrar várias aplicações das regras acima: (a) determinar parâmetros de biblioteca, por exemplo, abrangendo a faixa e a precisão desejadas para a biblioteca; (b) selecionar componentes para a biblioteca; (c) selecionar uma estrutura; (d) gerar padrões a partir da estrutura; (e) adicionar os padrões gerados se eles forem apropriados; (f) repetir (c)-(e) até que a biblioteca abranja a faixa com a precisão e/ou cobertura desejadas; e (g) checar a biblioteca. De acordo com incorporações exemplares da invenção, usa-se um algoritmo de alocação de recurso, por exemplo, o método voraz ou o método de primeiro ajuste. Estes nomes referem-se a métodos para selecionar a partir de recursos possiveis, quais recursos alocar num momento particular, por exemplo, qual padrão escolher para uma biblioteca a partir de padrões disponíveis numa estrutura ou qual estrutura adicionar à biblioteca. Muitos de tais métodos são conhecidos na técnica e podem ser usados, notando-se que o método não requer, em algumas incorporações da invenção, prover uma solução ótima, apenas uma solução operacional ou razoável.

[435] O método alternativo é um método de construção de biblioteca baseado em seleção. Neste método, faz-se varredura de bibliotecas moleculares existentes a procura de moléculas que tenham propriedades como padrões (por exemplo, tal como descrito aqui). As moléculas potenciais resultantes podem ser filtradas para remover redundâncias. Espera-se, entretanto, que no estado corrente de bibliotecas públicas, fazer a varredura de tais bibliotecas produzirá uma biblioteca completa de padrões. Opcionalmente, tal biblioteca de padrões selecionados completar-se-á usando outras técnicas, tal como a de geração de padrão baseada em estrutura.

[436] Deve-se considerar que dado um número grande de padrões possiveis e um número requerido real menor, há muitas técnicas de otimização para selecionar um conjunto de apropriado e/ou ótimo de padrões que satisfaçam o número requerido. Tal como observado acima, a seleção pode basear-se no uso para o qual a biblioteca se presta e/ou basear-se em considerações tais como diversidade, comportamento quimico e capacidade para sintetizar. Além disso, é possivel substituir uma parte de uma biblioteca, por exemplo, com um conjunto de padrões construídos a partir de outras estruturas ou usando moléculas selecionadas de uma biblioteca de condutores potenciais. Numa incorporação exemplar da invenção, em (g) otimiza-se uma biblioteca construída, por exemplo, removendo redundâncias e assegurando que distribuições desejadas (por exemplo, de triângulos, propriedades quimicas) e sobreposições (por exemplo, de comprimentos e/ou componentes) satisfaçam determinadas diretrizes e/ou sejam ótimas.

[437] 14.5. Método de seleção de estrutura

[438] Numa incorporação exemplar da invenção, em geral, selecionam-se estruturas tendo determinadas propriedades desejáveis, por exemplo, uma ou mais dentre: (a) tamanho pequeno; (b) rigidez; (c) conveniência para quimica combinatória; (d) incluir uma pluralidade de pontos de ligação, por exemplo, 3, 4, 6, 10, 12 ou quaisquer números menores, intermediários ou maiores, para ligar componentes e/ou marcadores quimicos (por exemplo, para ensaios de ligação, manipulação quimica); (e) um arranjo geométrico dos pontos de ligação a fim de que se possa prover uma faixa de lados de triângulos; (f) estrutura 3D, por exemplo, planar ou espacial que possa ser preferida em diferentes situações; (g) número de saliências em excesso (em alguns casos pode ser desejável que sejam pequenas), para que componentes possam ou não ser ligados, a fim de que o excesso seja relativo a uma estrutura perfeita onde os componentes úteis (por exemplo, para a biblioteca ou para um triângulo particular) definem a forma da estrutura; e/ou (h) solubilidade (pode ser determinada, por exemplo, baseada no número de átomos polares na estrutura).

[439] Em geral, quando se provêM mais pontos de ligação para componentes, a estrutura será mais capaz de prover triângulos de vários tamanhos, entretanto, isto poderá afetar adversamente a estrutura (e o tamanho de padrão) e muitos dos triângulos poderão ser inúteis. Em geral, numa estrutura pode ser útil designar somente alguns dos pontos de ligação potencial quando se usarem pontos de ligação. Isto pode reduzir o número de métodos diferentes de sintese e/ou promover uniformidade dos mesmos.

[440] Nem todas ou mesmo quaisquer destas propriedades são essenciais em algumas incorporações da invenção. Como regra prática, cadeias em anel e anéis pequenos parecem satisfazer estes critérios. Assim, numa incorporação exemplar da invenção, pode-se gerar um conjunto de estruturas revendo cadeias pequenas e anéis conhecidos existentes para moléculas que satisfaçam os critérios desejados. Numa incorporação exemplar da invenção, durante este tipo de seleção faz-se um esforço para selecionar estruturas tendo uma faixa de tamanhos (por exemplo, distâncias entre pontos de ligação), a fim de que se possa gerar uma faixa de triângulos usando as estruturas.

[441] Em geral, além dos critérios estruturais, uma seleção de estruturas para uma biblioteca pode impor outros critérios, por exemplo, aquele em que as estruturas geram uma biblioteca abrangente de padrões e/ou uma faixa de quimicas e/ou requerem um número relativamente pequeno de processos de complexidade relativamente baixa para gerar os padrões.

[442] Numa incorporação exemplar da invenção, o processo de seleção de estrutura é o seguinte. Dada uma porção de biblioteca existente, seleciona-se uma nova estrutura a partir de uma lista de estruturas potenciais disponíveis se ela atender pelo menos um dos critérios seguintes: (a) a estrutura gera um número grande de triângulos que estejam ausentes das bibliotecas, por exemplo, 10, 50, 100 ou quaisquer números menores, intermediários ou maiores, tal como um número de conjunto de usuário; (b) a estrutura gera pelo menos um triângulo (ou um número pequeno de triângulos, tal como menos que 20, menos que 10 ou menos que 5, ou qualquer outro valor de conjunto de usuário) que tenha geração evitada usando outras estruturas e forme porções extraviadas da biblioteca; (c) a estrutura tem uma quantidade significativa de quimica conhecida (por exemplo, métodos para manipular e/ou adicionar componentes); e (d) a estrutura adiciona o potencial para uma quantidade desejada de sobreposição.

[443] Em geral, se for produzido um número maior de padrões, poderá ser mais fácil completar uma biblioteca. Entretanto, nem todas as estruturas podem gerar números grandes de triângulos úteis.

[444] Deve-se notar que em alguns métodos baseados em divergência de design de biblioteca, seleciona-se cada elemento de biblioteca para ser tão diferente quanto possivel, a fim de que este tipo de métodos de seleção e/ou pelo menos parte dos critérios usados não possam ser aplicados e opor-se a critérios convencionais.

[445] Deve-se notar que quando se completa a biblioteca, a consideração (b) pode ganhar mais peso, com a possibilidade de pesquisar ou construir uma estrutura que tenha as propriedades desejadas (por exemplo, formar triângulos requeridos). Além disso, a pesquisa pode conduzir à seleção de estruturas menos rigidas, por exemplo, para assegura cobertura ou devido à falta de estruturas mais rigidas apropriadas.

[446] Numa incorporação exemplar da invenção, durante um estágio de otimização opcional da biblioteca, avaliam-se as estruturas quanto à sua qualidade (por exemplo, satisfazer critérios estruturais), número de triângulos gerados e/ou singularidade de triângulos gerados. Pode-se remover uma estrutura da biblioteca se for determinado que ela seja menos útil ou desnecessária baseado em uma ou mais destas considerações.

[447] Uma diferença entra estruturas é o número de anéis numa estrutura. Em geral, quando o número de anéis aumenta, aumentando também o tamanho e o peso da estrutura. Para algumas aplicações, pode-se usar o número de anéis numa estrutura como heurístico para determinar quais tamanhos aproximados de triângulos a estrutura pode prover. Para algumas aplicações, estruturas de anéis múltiplos podem ser necessárias. Alternativamente ou adicionalmente, estruturas de um ou dois anéis podem ser úteis para arear triângulo pequeno e/ou para reduzir discordâncias esféricas.

[448] 14.6. Método para seleção de padrões

[449] Numa incorporação exemplar da invenção, os padrões são, em geral, selecionados por apresentarem determinadas propriedades desejáveis, por exemplo, uma ou mais dentre: (a) tamanho pequeno; (b) números grandes de triângulos; (c) afinidade de ligação elevada ou de outro modo desejável, por exemplo, na faixa de 1-100 pM; (d) rigidez; (e) os componentes ligados definindo o volume da molécula; (f) probabilidade de ligação relativamente uniforme para todos os componentes, por exemplo, um fator de dez entre componentes e um fator de 100 entre moléculas numa biblioteca, entretanto, em outras incorporações outros fatores menores ou maiores (por exemplo, ~1, 5, 20, 50, 130, 250, 1000 ou quaisquer outros fatores menores, intermediários ou maiores) podem ser providos por um ou ambos critérios; e/ou (g) comportamento quimico, tais como (I) solubilidade, por exemplo, num soluto natural do alvo (ou uma aproximação do mesmo) , por exemplo, água num pH dado, com algum detergente tal como DMSO para auxiliar a solubilidade, (II) falta de reatividade com contaminantes esperados, (III) falta de reatividade quimica (criação de ligações covalentes) com uma proteina-alvo, isto é, com aminoácidos ou combinações tipicas conhecidas deles e/ou com um substrato, (IV) comportamento desejado em toda uma faixa de propriedades.

[450] Em geral, uniformidade maior de ligação significa que os ensaios têm um mesmo significado. Entretanto, geralmente ela não é prática para prover tais materiais estreitamente definidos, e uma determinada latitude é útil se for prover-se um conjunto realistico de substâncias quimicas.

[451] Quando se gera uma biblioteca (ou parte da mesma) por seleção de padrões de bibliotecas de triagem molecular existentes, cada molécula é, por exemplo, separada de acordo com os critérios desejados. Uma molécula pode ser selecionada ou rejeitada. Alternativamente ou adicionalmente, uma molécula pode ter um escore de conveniência associado com ela. Semelhantemente, um conjunto de padrões potenciais pode ser gerado a partir de estruturas.

[452] Numa incorporação exemplar da invenção, selecionam- se padrões a partir do conjunto selecionado/gerado baseado em um ou em ambos os critérios de conveniência (por exemplo, absoluta ou relativa) e satisfação de critérios grupais. Numa incorporação exemplar da invenção, aplica-se um ou mais dos critérios grupais seguintes, por exemplo, como critérios binários ou como parte de um escore: (a) aquele de unicidade dos triângulos providos e/ou eles combinando triângulos extraviados; (b) combinação de flexibilidade dos padrões e/ou triângulos individuais, para a flexibilidade desejada; (c) forma de padrão como um todo, por exemplo, sendo alongada ou arredondada. A forma pode ser uma consideração, por exemplo, quando se construir uma biblioteca em que as formas variam a fim de que não se rejeite todas as discordâncias esféricas de um determinado triângulo. Para este fim, a forma do padrão pode interagir com o sitio de triângulo especifico filho do padrão, por exemplo, se um mesmo triângulo for encontrado em dois padrões alongados, poderá ser desejável que em um dos padrões o triângulo esteja numa direção axial e no outro numa direção trans-axial. Alternativamente ou adicionalmente, considerações de forma referem-se à forma tridimensional do padrão e/ou ao arranjo relativo de triângulos no padrão; (d) que se encontrem determinadas medidas não triangulares, por exemplo, medidas não triangulares especificas ou que uma distribuição uniforme (ou outra) de tais medidas de 4, 5 ou outras medidas de pontos múltiplos sejam providas.

[453] Deve-se notar que para padrões e/ou estruturas, a determinação de conveniência pode incluir, por exemplo, um ou mais dentre usar software de análise molecular e simulação, testes laboratoriais quimicos e/ou pesquisar literatura para substancias químicas iguais ou semelhantes.

[454] O método de seleção acima pode ser útil quando se projeta uma única biblioteca universal (ou um conjunto de tais bibliotecas para usos amplos). Deve-se notar, entretanto, que alguns, semelhantes ou outros métodos de seleção podem ser usados para gerar bibliotecas pessoais e/ou em resposta a isso, pesquisar padrões ou medidas com propriedades particulares e/ou definir um padrão e/ou estrutura a serem gerados.

[455] 14.7. Síntese de padrões

[456] A geração de uma biblioteca de padrões a partir de estruturas, em algumas incorporações da invenção, pode auxiliar numa síntese serial dos padrões. Em bibliotecas que não se baseiam (ou que parcialmente não se baseiam) em estruturas, podem-se usar métodos de síntese padronizados.

[457] Numa incorporação exemplar da invenção, sintetizam- se os padrões, por exemplo, usando métodos em fase líquida tal como descritos abaixo, e removem-se impurezas usando métodos padronizados, por exemplo, usando HPLC.

[458] Numa incorporação exemplar da invenção, usa-se um método de síntese paralela, no qual sintetiza-se de uma vez uma pluralidade de padrões que são depois separados. Deve-se notar que, em algumas incorporações da invenção, apenas um pequeno número dos padrões que podem ser criados por uma estrutura são realmente necessários. Alternativamente ou adicionalmente, mesmo se muitos dos padrões particulares não puderem ser criados, um número suficiente de padrões alternativos podem ser obteníveis, para prover abrangência e/ou sobreposição de um espaço triangular desejado. Por exemplo, numa estrutura de 5 pontos com 10 componentes, são possiveis 100.000 combinações, das quais 1000 são suficientes para cobrir todos os triângulos. Conseqüentemente a escolha pode ser, por exemplo, em resposta a isto, tal como baseada no produto real (por exemplo, produto relativo) ou baseado no design anterior da biblioteca.

[459] Numa incorporação exemplar da invenção, usam-se métodos de quimica combinatória para ligar componentes, cada qual num ponto de ligação diferente de uma estrutura, opcionalmente a fim de que se criem todas as combinações de componentes. Cada composto final é fixado a uma conta polimérica (por exemplo) para facilitar a separação. As contas podem ser codificadas por cor para ajudar na separação e/ou na identificação do padrão criado.

[460] Alternativamente, podem ser usados outros métodos em fase sólida, por exemplo, tais como descritos abaixo ou tais como conhecidos na técnica.

[461] 14.8. Design de biblioteca mista

[462] Tal como observado acima, de modo a ser útil, não se requer uma biblioteca universal completa. Além disso, pode-se incluir uma biblioteca de padrões numa biblioteca de triagem "regular". Numa incorporação exemplar da invenção, pelo menos 0,05%, 0,1%, 0,5%, 1%, 5%, 10%, 20%, 40% ou quaisquer outras porcentagens menores, intermediárias ou maiores das moléculas numa biblioteca usada para triagem, mensuração e/ou outros usos compreendem moléculas como padrões. De tais padrões, por exemplo, menos que 50%, ou mais que 30%, 60%, 80%, 90% ou quaisquer outras porcentagens menores, intermediárias ou maiores dos padrões são padrões baseados em estruturas, onde se usa uma estrutura para gerar pelo menos 5 padrões com menos que 20% de sobreposição em triângulos definidos por componentes ligados. Tal como notado acima, ao mesmo tempo em que uma biblioteca pode incluir partes de triagem-padrão, provendo números significativos de moléculas como padrão pode ajudar em aplicar os métodos descritos aqui.

[463] Numa incorporação exemplar da invenção, a biblioteca compreende pelo menos 5.000, 10.000, 20.000, 50.000, 80.000, 100.000 ou quaisquer outros números intermediários ou maiores de padrões. Estes padrões podem ser, por exemplo, padrões baseados em estruturas, padrões simples e/ou padrões rigidos. Estes padrões podem abranger, por exemplo, 5%, 20%, 40%, 80%, 100% ou quais quer outras porcentagens menores, intermediárias ou maiores do espaço triangular, por exemplo, com uma sobreposição de 1,1, 1,5, 2, 3 ou quaisquer outras graus menores, intermediárias ou maiores. Tal como notado acima, quando abranger é melhor, o grau de sucesso poderá ser maior, embora num custo de usar uma biblioteca maior. Bibliotecas menores podem ser mais fáceis de se aplicar e ainda produzir resultados úteis, em muitos casos.

[464] Uma diferença significativa entre padrões e outras bibliotecas de condutores (por exemplo, bibliotecas baseadas em diversidade) de acordo com algumas incorporações exemplares da invenção, é que se espera um número relativamente grande de combinações usando bibliotecas baseadas em padrões. Por exemplo, espera-se ligar pelo menos 0,05%, 0,1%, 0,5%, 1%, 5%, 10% ou quaisquer outras porcentagens menores, intermediárias ou maiores de números. A porcentagem de ligação pode depender, por exemplo, da razão entre condutores de padrões e não padrões numa biblioteca.

[465] Deve-se apreciar que estas porcentagens não são meros números. Preferivelmente, elas representam uma diferença qualitativa de bibliotecas onde mais freqüente que não, nenhum condutor se liga, o mais provável é que se encontrará um fármaco. Entretanto, de ligação é muito provável, a qualidade de informação provida pela ligação pode ser reduzida.

[466] Uma biblioteca pode incluir também uma mescla de medidas de três pontos e de medidas de valência maiores. Embora qualquer padrão que inclua mais que três componentes, inclui uma medida de valência elevada, numa incorporação exemplar da invenção, a biblioteca é projetada para abranger o espaço de valência maior. Por exemplo, a biblioteca abrange pelo menos 0,1%, 0,3%, 0,5% ou quaisquer porcentagens menores, intermediárias ou maiores do espaço das medidas de valência maiores. A abrangência pode ser, por exemplo, continua (por exemplo, a biblioteca toda numa resolução baixa ou parte da biblioteca numa resolução elevada) ou pode ser discreta (por exemplo, partes isoladas da biblioteca). Em geral, medidas de valência maiores podem requerer um número muito maior, por exemplo, 20.000.000 para uma abrangência equivalente a 100.000 da biblioteca dos triângulos, de modo que a implementação comercial pode depender da disponibilidade de ensaios paralelos ainda mais que os disponíveis hoje. Opcionalmente, provêm-se medidas de valência maiores por serem mais flexíveis, a fim de que se requeira uma resolução menor para abranger o espaço.

[467] 14.9. Assegurando confiabilidade de bibliotecas

[468] Numa incorporação exemplar da invenção, assim que se constrói uma biblioteca e/ou durante sua construção, podem-se empregar vários processos assegurando qualidade. Num exemplo, analisa-se a biblioteca para garantir que ela satisfaça conjunto de critérios de abrangência, sobreposição e/ou precisão para a biblioteca. Qualquer triângulo extraviado e/ou padrão podem ser providos neste ponto ou observado como extraviado. Alternativamente ou adicionalmente, moléculas com baixa solubilidade ou alta toxicidade são removidas e/ou substituídas por moléculas exibindo configurações quimicas espaciais semelhantes.

[469] Numa incorporação exemplar da invenção, utiliza-se realimentação de uso da biblioteca para calibrar a biblioteca, processo de reconstrução e/ou para ajudar no design de biblioteca.

[470] Numa incorporação exemplar da invenção, compara-se a modelagem teórica da biblioteca com seu comportamento real, por exemplo, executando ensaios de teste contra alvos selecionados aleatoriamente tendo uma estrutura conhecida e/ou desconhecida. Dois exemplos de moléculas com estruturas conhecidas são proteínas inteiramente mapeadas e estruturas construídas a partir de DNA ou RNA, com elementos fixados opcionais. Opcionalmente, os alvos não são aleatórios e são selecionados para testar determinada hipótese no modelo teórico da biblioteca. Alternativamente ou adicionalmente, provê-se a calibração analisando os resultados de usos reais da biblioteca com o tempo.

[471] Numa incorporação exemplar da invenção, provê-se um ou mais dos dados seguintes por tal análise: (a) taxas de ligação de ensaio para padrões e familias (por exemplo, semelhantes) de padrões; (b) dependência entre condições ambientais e taxas de ligação e/ou mudanças de conformação para um ou mais padrões; (c) probabilidade de Baysian de discordâncias estéricas entre padrões (e triângulos dos mesmos) com triângulos de sobreposição; (d) grau real de sobreposição entre triângulos; (e) dependência entre tipo de alvo e ligação de padrão; e/ou (f) valores paramétricos (por exemplo, limites) para os vários algoritmos.

[472] Outras propriedades da biblioteca, por exemplo, rigidez geral dos padrões e correção de valores no banco de dados pode prover também por tal ou outras análises.

[473] Numa incorporação exemplar da invenção, como resultado dos descobertas acima, a biblioteca é corrigida, por exemplo, removendo padrões redundantes e/ou pesquisando padrões para gerar os triângulos extraviados.

[474] Alternativamente ou adicionalmente, como resultado das descobertas acima, modifica-se geração posterior de bibliotecas e bibliotecas de subconjuntos para levar em conta a informação de calibração, por exemplo, de uma maneira especifica quando se relaciona a padrões específicos e/ou de uma maneira geral quando se relaciona a desvio estatístico do comportamento de estruturas e/ou familias de padrões a partir de seus modelos teóricos apropriados e/ou como parâmetros para tais modelos.

[475] Alternativamente ou adicionalmente, calibra-se o processo de reconstrução, por exemplo, para distinguir melhor qual triângulo combinou, a cobertura real de cada triângulo, a forma espacial (no espaço triangular) e/ou resistência de ligação relativa de várias medidas triangulares e/ou padrões.

[476] 14.10. Interação humana durante design de biblioteca

[477] O processo de projetar uma biblioteca pode ser automático, semi-automático ou manual. Em geral, quando se dispõe de padrões e/ou estruturas mais potenciais e se dispõe também de software de modelagem apropriado, pode-se prover design automatizado. Um exemplo disto é uma vez que uma biblioteca completa esteja disponível, a seleção de um subconjunto será completamente automática, uma vez que os parâmetros desejados sejam providos. Pode-se gerar parte da biblioteca automaticamente em qualquer caso, por exemplo, seleção de padrões a partir de bibliotecas existentes e/ou seleção de estruturas a partir de bibliotecas existentes. Pode-se requerer que a determinação de facilidade de sintese seja manual se não existir nenhuma informação mais anterior disponível. Nota-se, entretanto, que numa incorporação exemplar da invenção, as estruturas são escolhidas por terem caminhos de sintese e comportamento quimico conhecidos, de modo que ligação de componentes deve requerer pequeno ou nenhum trabalho de pesquisa. Em alguns casos, entretanto, pode-se requerer uma pessoa para não apenas selecionar entre alternativas, mas realmente encontrar um padrão extraviado particular ou sugerir um design de estrutura. Nota-se, entretanto, que a descrição matemática da biblioteca de acordo com algumas incorporações da invenção, ajuda e pode permitir geração automática completa ou aproximadamente completa de uma biblioteca usando análise e/ou sintese construtiva de moléculas existentes. Possivelmente, tal biblioteca pode então ser otimizada, por exemplo, tal como descrito acima, possivelmente de modo manual, especialmente para ajudar prover um jeito fácil para sintetizar biblioteca.

[478] Como notado acima, o processo de reconstrução pode ser completamente automático ou pode incluir um aspecto manual. Em geral, entretanto, espera-se que uma taxa de acerto elevada de ligação de padrões reduzirá ou eliminará qualquer necessidade de intervenção humana, pelo menos em parte das etapas de descoberta de fármaco. Naturalmente, uma vez completado o mapeamento, um usuário humano pode desejar testar o efeito de várias hipóteses, por exemplo, como o arranjo reconstruído depende de várias hipóteses formuladas sobre a conformidade de alvo. Além disso, em algum caso um especialista humano (ou um sistema especialista) pode ser usado para selecionar entre condutores prováveis ou alternativos, uma vez que em muitos casos o método gerará um pequeno número de possibilidades das quais uma ou duas devem ser selecionadas, quando não os custos podem ser muito elevados.

[479] Numa incorporação exemplar da invenção, um ponto para intervenção humana no processo de descoberta de fármaco está em projetar candidatos a fármaco que combine um farmacóforo final (por exemplo, modelo). Nota-se que vários softwares existem para ajudar ou automatizar esta etapa. Tipicamente, entretanto (neste ponto a tempo), o julgamento humano é melhor em avaliar possibilidade sintética para moléculas complexas. Se os fármacos sugeridos forem criados ligando entre si padrões ou fragmentos simples, entretanto, avaliação automática e possivelmente métodos de geração, podem ser razoáveis.

15. Experimentos e exemplos

[480] 15.1. Experimento 1

[481] Testou-se parte do método de mensuração acima usando o experimento seguinte.

[482] Neste experimento, analisaram-se inibidores conhecidos de protease HIV-1 para detectar um conjunto de medidas triangulares que devia exibir ligação à protease HIV- 1. Selecionou-se um conjunto de moléculas incluindo as medidas triangulares, o qual após ensaio fisico mostraram ter a ligação esperada com protease HIV-1. Os resultados indicam que os triângulos são uma sub-estrutura geométrica viável que pode ser usada para medir um alvo por ligação.

[483] As entradas seguintes no PCB (Banco de Dados de Proteinas) foram extraídas como estruturas de protease HIV-1 com inibidores de ligação conhecidos: 1 ajv lajx 1 dif Igno Ihbv Ihih lhos Ihps Ihpv Ihpx Ihsg Ihte Ihtf Ihtg Ihvi Ihvj Ihvk Ihvl 1 ohr Isbg lupj 2bpv 2bpw 2bpx 2 bpy 2bpz 2upj 3tlh 5hvp 7upj.

[484] As estruturas foram sobrepostas usando a proteina como uma estrutura de referência, de modo que a orientação e posição espaciais dos inibidores fossem sobrepostas. As moléculas de inibidor foram então decompostas em componentes e aqueles foram agrupados no espaço. Sitios de ligação forte foram identificados baseado no mesmo componente em moléculas diferentes ligando num sitio de ligação substancialmente igual na protease. Aumentou a confidência nestes sitios verificando-se que os componentes naqueles sitios eram compatíveis com os componentes moleculares de inibidor.

[485] Selecionaram-se como "triângulos" os tripletes dos componentes de inibidor nos sitios de ligação forte. Padrões, por exemplo, de um conjunto de padrões tal como descrito acima, que têm aqueles triângulos, espera-se ligar, ou pelo menos parte deles devia ligar.

[486] Os tripletes foram usados como uma entrada-pergunta para uma pesquisa em ACD-SC de MDL (diretório quimico obtenível para triagem). Moléculas que combinaram com as perguntas (componentes e tamanhos) e selecionaram-se os requisitos de rigidez, como mostrado na tabela seguinte.

[487] Como se esperava, as moléculas numeradas até 33exibiram comportamento de ligação pelo fato de que incluiam pelo menos um triplete. As moléculas numeradas de 34 em diante são superficialmente semelhantes, mas não incluem os triângulos requeridos.

[488] Todas as moléculas foram submetidas realmente a ensaio e pareceram mostrar atividade (efeito sobre a protease HIV-1) em várias concentrações (entre 10 e 1000 pM) . Destas moléculas 1-33 cerca de 60% mostraram ser ativas, em particular as moléculas 7, 9, 23 e 27. Igual mente submeteu- se a ensaio as moléculas 34-39, que não mostraram nenhuma atividade, como era esperado.

[489] Tal como observado acima, estes resultados parecem indicar que, em geral, padrões que têm uma medida triangular que combina com o arranjo de alvo de vem ligar-se, freqüentemente de modo suficiente, de modo detectável.

[490] 15.2. Experimento 2

[491] Neste experimento, os resultados de ensaio executados por outros foram usados para reconstruir o arranjo espacial de sitios de ligação, para moléculas conhecidas e depois comparados com o estado atual da técnica.

[492] O NCI mantém um banco de dados de moléculas que apresentam teste positivo para atividade contra HIV. Os 43.000 resultados (liberados em outubro de 1999) estão disponíveis em http://dtp.nci.nhi.gov, em dados públicos, também "resultados de triagem antiviral AIDS". Destas moléculas selecionou-se um subconjunto que mostrou pelo menos um nivel moderado de atividade e foi rigido o suficiente para permitir a determinação da posição espacial de todas as suas moléculas. Este resultou em menos que 200 moléculas. Agruparam-se os triângulos de componentes nestas moléculas selecionadas.

[493] Os resultados de agrupamento mostraram uma combinação satisfatória para os resultados do Experimento 1 e encontraram-se os triângulos das moléculas nas estruturas PDB.

[494] Estes resultados parecem indicar que um conjunto de padrões (por exemplo, as moléculas que foram testadas para HIV) pode ser usado para medir e depois reconstruir uma área at iva.

[495] Além disso, estes resultados parecem indicar que pelo menos parte de uma biblioteca apropriada pode ser gerada por seleção de padrões apropriados de bibliotecas disponíveis, ao invés de por construção usando estruturas. Deve-se observar que pode não se requer que se determinem posições espaciais de todos os componentes, por exemplo, somente dos componentes com uma afinidade de ligação elevada. Em alguns casos, podem-se remover componentes com baixas afinidades.

16. Livro de síntese

[496] A seguir apresenta-se um livro de síntese, arranjado em capítulos, para algumas das estruturas (e padrões derivados delas) mostradas na Tabela I. Um aspecto muitíssimo importante desta síntese é que ela exemplifica estruturas e padrões apropriados que estão disponíveis e que podem ser gerados usando processos quimicos conhecidos aplicados a fontes padronizadas ou modificadas e/ou mudando seus parâmetros de uma maneira esperada. As referências descritas neste livro incorporam-se aqui por referência. Em qualquer caso, a biblioteca parcial descrita no apêndice tem pelo menos a propriedade de poder servir em muitos casos para prover uma reconstrução parcial e/ou um aumento significativo na combinação de condutores.

[497] Deve-se apreciar que os novos materiais descritos no livro, os métodos de manipulação dos mesmos, os métodos de sintese dos mesmos e os grupos de moléculas deste livro são considerados como estando dentro da abrangência de pelo menos alguns aspectos da invenção, por exemplo, uma biblioteca incluindo um, dois, quatro, seis, oito ou quaisquer números intermediários de estruturas descritas no mesmo. Alternativamente ou adicionalmente, uma biblioteca de acordo com uma incorporação exemplar da invenção, inclui pelo menos 100, 300, 500, 1000, 2000, 4000, 10.000, 20.000 ou quaisquer números menores, intermediários ou maiores de padrões deste livro. Embora seja útil selecionar padrões do livro, por exemplo, usando as estruturas descritas no mesmo para abranger parte da biblioteca, isto não é requerido.

[498] 16.1. Benzenos, estrutura em anel de 6 membros de pirimidinas

[499] A sintese de diidro-pirimidina de Biginelli (seqüência abaixo) é uma condensação de multicomponentes promissora, que envolve a ciclocondensação num cadinho de β- ceto-ésteres 2, aldeidos 3, e uréias 4 provendo o heterociclo 1, que pode ser oxidado ao componente pirimidina correspondente.

aproximação de multicomponente geral de Biginelli

[500] Desenvolveram-se vários protocolos para fase em solução de reações de Biginelli1. Geralmente, entretanto, de modo a conduzir as reações até o término, emprega-se, freqüentemente, um excesso de dois dos três componentes 2-4, e requerem-se etapas de purificação. A sintese em fase sólida provê as diidro-pirimidinas com bom rendimento e pureza superior diretamente após a clivagem da resina1(seqüência abaixo):

[501] Outra aproximação para a sintese SP de pirimidinas altamente substituídas foi publicada recentemente3. Neste trabalho a sintese começa a partir de sal de tiourônio ligado a polimero 5, que sofre ciclocondensação com cetonas acetilênicas 6 para formar carboxi-pirimidinas 7 (seqüência abaixo).

[502] As pirimidinas tetra-substituidas "a" podem ser preparadas via sintese de Bigenelli modificada tal como descrita na seqüência abaixo:

[503] Primeiramente formam-se as funcionalidades imidina na resina instável ácida para produzir as amidinas imobilizadas por resina 234, uréia 24 e guanidina 252 . Verdadeiramente, estas amidinas como o primeiro bloco de construção de Biginelli. Em seguida, a adição de dois outros blocos de construção de Biginelli, denominados 2 e 3, aos condutores 23-25 para geração de estruturas de diidro- pirimidina 20, 21 e 225, respectivamente. A redução conseqüente de parcelas cetona (NaBH4, BF3OEt2) conduz a 14, 15 e 16, que após divagem (TEA, DCM, 1:1) seguido por oxidação branda (CAN, CH3CN) propicia as pirimidinas desejadas 8, 9y e 10, respectivamente. Pode-se remover CAN, após o término da oxidação, por extração em fase sólida (SPE) ou por SePack cavidade 96. Também é possível usar outros reagentes de oxidação tais como MnO36, 0-cloranil7, KMnO48, e CrO3, AcOH, H3SO49. NO casos em que R3 = OMe (quando o bloco de construção 2 é β-ceto-dster) as diidro-pirimidinas 20, 21 e 22 sofrem hidrólise de éster (LiOH, THF ou KOH10alcoólico a 5%) produzindo as 4-carboxi-diidro-pirimidinas 17, 18 e 19, respectivamente. A seguir, pelo mesmo modo tal como para 8, 9 e 10 (1. TFA, DCM, 1:1; 2. CAN, CH3CN) , 17, 18, e 19 reagem para dar a sub-biblioteca de 4-carboxi-pirimidinas 11, 12 e 13, respectivamente. Deve-se notar que no caso de 1,3- dicetonas 2 obtém-se uma mistura de 2 isômeros.

aproximação nuclear com respeito às pirimidinas tetra-substituidas.

[504] Demonstrou-se11 que o ácido diidro-pirimidina 5- carboxilico pode ser transformado em azida carboxilica que por sua vez sofre rearranjo de Curtins dando isocianato. Esta reação provê um excesso de 5-amino diidro-pirimidinas A.

[505] As pirimidinas podem ser ciclocondensação de amidinas com cetona preparadas por α-β insaturada. Recentemente, os pesquisadores publicaram o trabalho sintético , no qual descrevem a utilização da reação de Wittig na formação de cetonas α-β insaturadas em SP para aa sintese dos vários heterociclos. Propomos a sintese alternativa em três etapas de pirimidinas numa solução, baseada na formação dos blocos de construção de cetona α-β insaturada 2 6 como uma etapa chave 12b~d descrita abaixo:

[506] Cetonas α-β insaturadas 26 podem ser obtidas com pureza e rendimentos satisfatório pela reação de Wittig do aldeido apropriado e o brometo de trifenilfosfônio correspondente 27 com NaOEt em refluxo em DMA. Os produtos de fósforo 27 são obteníveis rapidamente a partir de a-bromo cetonas 28 pela reação de Arbuzov, seguido por tratamento com uma base forte, tal como NaOEt. A reação de cetonas 26 com várias amidinas 2312b~d (Figura 4) propicia a sub-biblioteca "a" de pirimidinas tetra-substituidas desejadas.

[507] As sub-bibliotecas pequenas b-g tendo um ou mais grupos funcionais constantes no anel aromático de seis membros caracterizam-se por solubilidade melhor.

[508] Uma série de 4-oxo-diidro-pirimidinas 2,5,6- trissubstituidas 29 pode ser preparada por SP usando uma estratégia13 de ciclização-clivagem de amidinas 23 obteníveis rapidamente e ácidos carboxilicos α,β insaturados ligados a resina 3014 (vide seqüência abaixo). Obtém-se o composto 30 via acoplamento do polimero e cloreto de acila 31 (derivado de ácidos carboxilicos α, β insaturados obteníveis comercialmente).

[509] Os compostos 2913bpodem ser oxidados (CAN, CH3CN) para as primidinas b correspondentes.

[510] Um método em fase sólida para a preparação de produtos de condensação de Knoevenagel a partir de malonatos ligados à resina e ao ácido malônico têm potencial para a preparação de heterociclicos e carbocíclicos (vide seqüência abaixo).

[511] Os mono-ésteres do ácido malônico (vide seqüência acima) são preparados a partir da resina de Wang macroporosa (AgroPore, Argonaut Technologies)15 por tratamento com ácidos de Meldrum. Atingiu-se a conversão do ácido assimétrico 34 por tratamento com trifluoroetanol e DCI, seguido por condensação de Knoevenagel com o aldeído na presença de acetato de piperidina para dar malonato de metileno substituído 33. Para a preparação de resina em massa de 33 (2-10 g de resina), executam-se as condensações de Knoevenagel com sifão Dean-Stark para eliminar água (que dá rendimentos consistentemente maiores e reação mais rápida). Os malonatos 33 são tratados com 10 equivalentes dos cloridratos de amidina 23 em solução de dimetilacetamida (DMA), com K2CO3 em excesso para neutralizar o sal de amidina de HCl, a 70°C por 4-8 horas para dar diidro-pirimidonas 32 ligadas à resina. O progresso de consumo de reagente pode ser monitorado por FTIR observando adsorções de grupos C=N e C=O. A oxidação de 32 com nitrato de amónio cérico 0,2 M (CAN) em DMA1 J propicia as hidroxipirimidinas ligadas à resina. A clivagem em condições ácidas (TFA/DCM, 1:1, RT, l-2h) dá a sub-biblioteca secundária "e" (a sub-biblioteca "e" existe em sua forma tautomérica 4-pirimidona).

[512] Os exemplos para síntese feita para dimensionar anéis de 6 átomos-membros tetrassubstituídos mistos são descritos abaixo.

[513] As amidinas 23-25 reagem em solução com [bis(metil- tio)metilideno]malononitrila 35 obtenível comercialmente (vide seqüência abaixo) na presença de DIEA1' para dar as metil-tio-pirimidinas correspondentes. Os últimos são oxidados com 1,2 equivalentes de m-CPBA em DCM ou H2θ2lδ, para formar os derivados de sulfinila intermediários 36 que são submetidos à substituição de amina com condução de NH319 (dioxano, temperatura ambiente), após hidrólise de nitrila (TFPA)10, para aminopirimidinas finais 37. Se LiOH for usado em vez de NH3 obter-se-ão as hidroxipirimidinas 3821 após nitrila

[514] É possível sintetizar uma série de vários fenóis 3,4,5-trissubstituídos podem ser em rendimentos elevados usando a aproximação de “ciclização-clivagem”22.

[515] As reações catalisadas por base entre cetonas a, β- insaturadas e grupos acetonila 42 ligados a polimero (vide seqüência acima) resultam numa reação de adição/aneladura de Michael conjugada com clivagem concomitante da resina para obter os fenóis desejados 39. A sintese começa usando resina preparada a partir de resina Merrifield por acoplamento com 3-hidroxipiridina de sódio, produzindo resina com capacidade de carga maior 44, que foi quaternizada com sucesso por 1- bromo-propan-2-ona (ou 2-bromo-l-fenil-propan-l-ona, 2-bromo- 1,2-difenil-etanona, 2-bromo-l-fenil-butan-l-ona, 3-bromo- butan-2-ona) para propiciar poli(sal de piridinio) 43. A reação de 43 com cetonas α,β-insaturadas foi realizada por 16 horas, e após filtração da resina obteve-se a biblioteca 39. Referências 1. Tet, 32, 6937, (1993) . 2. a. P. Wipf, Tet. Lett., 36, 7819, (1995). b. K. Lewandowski, J. Comb. Chem. 1, 105 (1999) . 3. D. Obrecht, Helv. Chem. Acta, 65 (1997) . 4. Chenera, WO 95/16712, 1995. 5. Os compostos 9 e 21 são estáveis em seu tautômero carbonilico. Heterocyclic Chem. 3 (1984). 6. Pharmazie, 5435, (1999). 7. J. Heterocyclic Chem. 24, 589, (1987). 8. J. Heterocyclic Chem. 23, 1821, (1986). 9. Chem. Abst. 90, 12163y, (1979). 10. Montash Chem. 107 587 (1976). 11. Tet, 48, 5473, (1992) . 12. a. A. Marzinzik, J. Org. Chem., 63, 723, (1998). b. WO 9815532 . c. Sib. Khim/Zh. 87, (1991). d. J. Heterocyclic Chem. 24, 1141, (1987). 13. a. S.Kolodziej, Tet Lett., 37, 5277, (1996). b. Synthesis, 86, (1985). 14. a. D. Powers, Tetrahedron, 54, 4085, (1998). b. K.Ito, J. Heterocyclic Chem. 29, 1037, (1992). 15. a. B. Hamper, Tet. Lett., 40, 4973, (1999). b. C. Chiu, J. Comb. Chem. 1, 73, (1999). 16. a. M. Gordeev, Tet. Lett., 37, 4643, (1996). b. S. Tadesse, J. COmb. Chem. 1, 184, (1999). 17. T. Masquelin, Helv. Cgem. Acta, 646, (1998). 18. J. Heterocyclic Chem. 25, 959, (1998). 19. a. Tet. Lett., 211, (1997). b. J. Med. Chem. 39, 4156, (1996) . c. Synthesis, 147, (1986). 20. Tet. Lett., 6557, (1998) . 21. Substituição de derivado de 4-sulfinila com OH conduzirá a 4-pirimidona. J. Heterocyclic Chem. 22, 49, (1985). 22. Katritzky A., Tet. Lett., 39, 8051, (1998). 16.2. Estrutura 6, 6,5, 6-ciclica de indolo[2,3-b]quinolina

[516] A seqüência de sintese das indolo[2,3-b]quinolinas la,b está descrita abaixo. A etapa-chave nesta sintese é a decomposição dos triazóis 2a,b correspondentes em poli(ácido fosfórico) (PPA) a 110-160°C, que propicia o la,b1,2 desejado. Os isômeros 2a e 2b podem ser separados durante a purificação. Os triazóis iniciais 2a,b podem ser preparados aquecendo cloro-quinolinas trissubstituidas 3 com blocos de construção de benzotriazol 6a,b a 110-120°C na presença de TEA1'2. Preparam-se blocos de construção de benzotriazol 6a,b a partir de nitro-anilinas monossubstituidas por redução de grupo NO2 (SnCl2 ou H2/Pd) e diazotização subseqüente de diaminas1,4 obtidas rapidamente.

Síntese de indolo[2,3-b]quinolina

[517] Preparam-se 2-cloro-quinolinas 3 em três etapas a partir de anilinas dissubstituídas, primeiro forma-se a anilida ou por reação com p-ceto-ácidos pré-ativados (BCT, DMAP, colidina), ou com o ácido livre em temperatura elevada seguido por ciclização intramolecular de 5 em condições ácidas. Finalmente a quinolina obtida é clorada com POCl?5 obter 3. Outra aproximação, denominada síntese em fase sólida de la,b, pode ser utilizada usando anilinas dissubstituídas com grupos funcionais (CO2H, NH2, OH) fixáveis em suporte sólido.

Síntese em fase sólida de indolo[2,3-b]quinolina

[518] As anilinas iniciais podem ser carregadas em resina apropriada de acordo com o tipo do grupo funcional a ser fixado. Se o grupo funcional for CCfH, a resina será fenólica (vide capítulo de quinolina, formulação de mudança de acordo com o formato da patente) e o carregamento é executado em condições de esterificação (BTC, DMAP); se o grupo funcional for OH, o carregamento pode ser executado por reação de Mitsunobu; e se o grupo funcional for NH2 a anilina inicial será carregada em condições de sulfonação em resina de cloreto de sulfonila ou alternativamente preparada por rearranjo de Curtius a partir dos derivados carboxilicos correspondentes. Referências 1. Bioorg. Med. Chem., 7, 2457, 1999. 2. Arch. Pharm., 321463, 1988. 3. Tet. Lett., 39, 1827, 1988. 4. Org. Syn. Col. Vol.l, 106. 5. Org. Syn. Col. Vol.3, 194. 6. Para outro método sintético para a preparação de indolo[2,3-b]quinolina vide: a. a partir de acil-benzotriazol e isocianato de acila, J. Org. Chem. 65, 8069, 2000. b. acoplamento de 3-bromo-quinolina com 2-amino-boronato, Synlett 1067, 1997. c. via reação de Graebe Ulmann modificada, J. Med. Chem. 37, 3503, 1994.

[519] 16.3. Estrutura 6,5,5,6 tetracíclica de isoindoloindóis e isoindoloindolonas

[520] Aqui, descreve-se a aneladura1 catalisada por Pd para formar um esqueleto de isoindoloindol a partir de iminas e acetilenos de arila internos preparados rapidamente.

[521] As iminas e os acetilenos dissubstituidos sofrem uma reação em multi-etapas na presença de catalisador Pd para produzir isoindoloindois , que são obtidos em rendimentos satisfatórios (vide seqüência abaixo).

Esquema geral para a preparação de isoindoloindóis

[522] Usando diversos blocos de construção de iodo- anilinas 7 monossubstituidas ou dissubstituidas, e fenil- acetilenos 5 dissubstituidos ou trissubstituidos preparados previamente.

[523] Uma biblioteca grande de isoindoloindóis 1-4 podem

[524] Esta reação de aneladura compreende sintese em duas etapas sem isolamento de iodo-iminas 6 intermediárias. As etapas da sintese são como segue: 1. Forma-se a imina 6 em solução usando reagentes de secagem tal como TMOF, peneiras moleculares ou Na2SO4. 2. Os acetilenos 5 são preparados por reação de Heck entre iodobenzenos mono e dissubstituídos pré-formados ou obteníveis comercialmente e acetilenos monossubstituídos usando catalisadores3-8 de Pd padrão (vide seqüência abaixo) . A reação de Heck modificada em fase sólida pode ser usada também. Quando usamos fase em solução, a mistura reagente pode ser usada como está para a etapa seguinte, sem recuperar o catalisador, porque ele é requerido para a etapa seguinte.

Reação de Heck para a preparação de fenil-acetilenos substituídos

[525] 3. A aneladura de alcinos internos dando isoindoloindóis usando Pd(OAc)2 na presença de uma amina LiCl ou BU4NCI em DMF.

[526] Quando um dos substituintes estiver na posição orto, o fechamento de anel continuará de maneira regiosseletiva produzindo isoindoloindóis tetrassubstituídos isolados 1,3.

[527] Quando a posição orto em 5 estiver desocupada, alguns substituintes controlarão a regiosseletividade de fechamento de anel quelando o paládio no intermediário σ- paládio, que se forma durante a reação. Em outros casos, os dois isômeros podem ser separados por cromatografia.

[528] Para geração de 11-hidroxi-isoindoloindóis, pode-se utilizar hidroxi-alcino 11 protegido com TMS gerando após remoção de TMS (n-Bu4NF) sub-biblioteca 12 de 11-hidroxi- isoindoloindol (vide seqüência abaix

[529] Para geração de 11-amino-isoindoloindóis, pode-se usar carboxi-alcino 5 para a preparação dos 11-carboxi- isoindoloindóis 1-4. Os últimos podem ser convertidos no azodocarbonila 14 (n-BuOCOCl, em seguida NaN3) (vide seqüência abaixo),pode sofrer rearranjo através de intermediário nitreno para prover a sub-biblioteca 13 de 11- amino-isoindoloindol desejada.

[530] Pode-se adicionar grupo funcional polar permanente tal como guanidina. O sitio muitíssimo conveniente para este propósito e a posição para no anel fenila derivado de imina 10 (vide seqüência abaixo). A imina 10 carrega grupo amina protegido por Bpoc, que pode ser desprotegido rapidamente, após aneladura com Alcino apropriado, dando 9. O amino- isoindoloindol 9 pode reagir com bis-Boc-t iouréia1” (HgCl-, TEA) para obter, após desproteção subseqüente (TFA/DCM) , a biblioteca 8 final.

[531] 16.3.1. Isoindoloindolonas

[532] Uma estrutura de isoindoloindolona ligeiramente modificada (vide abaixo) pode ser preparada por duas vias sistemáticas:

[533] Mostra-se uma descrição esquemática:

[534] A aproximação apresentada acima está dividida em três etapas principais: 1. Formação de indóis dissubstituidos ou trissubstituidos : via reação de Heck entre acetileno e iodo-anilina. 2. Benzoilação de anel indol com componente orto-iodo- benzoila. O acoplamento do ácido orto-iodo-benzóico dissubst ituido BB ao indol 18 pode ser executado de dois modos: 1. Acoplamento regular de BB ao indol usando DCC/DMAP17; 2. Usando cloreto ácido pré-formado17'19.

3. Ciclização usando reação catalisada por Pd (aneladura de Heck). A adição é muito específica usando anel iodo-benzoila. Em caso da 7aposição posição 7 do indol em nova estrutura, que abaixo).

H J-R4 R5 não estar ocupada pode-se adicionar na vez de na posição 2. Esta adição dá uma é outra biblioteca (vide seqüência

[535] O indol 18 pode ser preparado por síntese de indol em fase sólida sem traços usando indol N-H como ponto de fixação de resina22, que pode ser clivado para dar o indol 18 livre. Um dos mais eficientes métodos em fase de solução de síntese de indol é a reação mediada por Pd(0) de 2-iodo- anilinas com acetilenos na presença de base tal como desenvolvido por Larock23, 24 .

[536] A 2-iodo-anilina monossubstituída, após carregamento sobre resina THP através de uma ligação amínica usando PPTS pode dar 20 (vide seqüência abaixo). Substituindo o catalisador por Pd(PPh3)2C12 e usando TGM básico solúvel em DCE, descobriu-se ser benéfico para ativar a reação de aneladura até o término, produzindo 19. Em seguida, a clivagem de resina com 10% de TEA pode dar o indol 18 livre. Descobriu-se que acetilenos substituídos com TMS foram rapidamente até o final a 80°C com regiosseletividade quase completa.

[537] O carboxilado 15 (R2 = CO2H) pode ser convertido no análogo amina 16 através de azodocarbonila correspondente, que pode sofrer rearranjo através de intermediário nitreno para prover a sub-biblioteca de amino-isoindoloindolona desejada.

Preparação de isoindoloindolona

[538] As hidroxi-isoindolonas e carboxi-isoindolonas 23 (X = 0, CO2) podem ser geradas por síntese SP (vide seqüência acima) iniciando por carregar a iodo-anilina apropriada na resina9 e efetuar a aneladura com acetilenos TMS.

[539] Benzoilação e aneladura subsegüentes de 27 seguido por clivagem da resina produz 25.

[540] Apresenta-se na seqüência seguinte25 um segundo modo de formação de isoindoloindolonas.

[541] A etapa-chave é uma reação de Wittig intramolecular. Orto-alquil-anilinas substituídas e derivados de anidrido ftálico reagem formando aril-ftalimidas. Estas podem ser convertidas em sais de fosfônio e podem aproximar- se do sistema isoindoloindolona. Referências: 1. Larock R., J. Am. Chem. Soc. 121, 3238, (1999) . 2. Roesch K., Org. Lett., 1551, (1999). 3. Macdonald G., Chem. Commun. 2647, (1996). 4. Amatore C., J. Org. Chem. 60, 6829, (1995) . 5. Amatore C., J. Org. Chem. 61, 8160, (1996). 6. Lavastre O., Tetrahedron, 53, 7595, (1997). 7. Cai M., Synthetic Commun. 27, 1935, (1997). 8. Watanabe T., SynLett. 207, (1992). 9. Collini M., Tet. Lett. 38, 7963, (1997). 10. Tet. Lett. 38, 2307, (1997). 11. Tet. Lett. 38, 2439, (1997). 12. Amatore C., J. Org. Chem. 61, 5169, (1996) . 13. Rawal V., Tet. Lett. 35, 4947, (1994) . 14. Csuk R., Tet. Lett. 36, 7193, (1995). 15. Paik S., Tet. Lett. 37, 5303, (1996). 16. Atigada V., Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2487, (1999). 17. Kraus G., Synthetic Commun. 23, 55, (1993). 18. Kozikowski A, Tet. Lett. 32, 3317, (1991). 19. Black D., tetrahedron 49, 151, (1993). 20. Shao H., Tet. Lett. 39, 7235, (1998) . 21. Desabre E., Heterocycles 41, 1987, (1995). 22. Smith A., Tet. Lett. 39, 8317, (1998) . 23. Larocke R., J. Org. Chem. 60, 3270, (1995). 24. Larocke R., J. Org. Chem. 63, 7652, (1998). 25. J. Heterocycles Chem. 21, 623, (1984).

[542] 16.4. A estrutura de átomo isolado

[543] A menor estrutura usada nesta implementação é a estrutura de átomo isolado, denominada estrutura de um carbono, da estrutura geral "a":

[544] A biblioteca "a" consiste de várias sub-bibliotecas b-e (vide abaixo) que representam compostos com um grupo funcional constante e variedade independente de substituintes em torno do carbono:

[545] As sub-bibliotecas secundárias compreendendo duas ou três funcionalidades polares permanentes (vide abaixo) podem ser um pouco limitadas,devido à instabilidade quimica de moléculas carregando dois ou três grupos amino ou hidroxila geminados (compostos f-j):

[546] Entretanto,as sinteses de a-aminoácidos "k", a~hidroxiácidos "m" e ácidos a-dicarboxilicos "1" são conhecidas. Por exemplo, elas estão descritas em "Synthesis of Optically Active α-amino acids", por Robert M. Williams, Pergamon Press.

[547] Alguns compostos baseados em estrutura de carbono são obteniveis comercialmente em grande parte. Aqueles que não são obteniveis comercialmente podem ser sintetizados, a maior parte em solução, por métodos convencionais.

[548] Os álcoois terciários b? podem ser sintetizados por meio da bem conhecida epoxidação de olefinas 2 (como etapa-chave, produzindo epóxidos 1, que já possui os substituintes requeridos) (vide seqüência abaixo).

[549] Tipicamente, grupos doadores de elétrons aumentam a taxa. As condições são brandas e os rendimentos são elevados. A redução conseqüente de epóxidos é realizada facilmente. O reagente muitissimo comum é LiAlH4, que reage através da inversão de configuração 2~. Como esperado do mecanismo SN2, a clivagem ocorre usualmente afim de que se forme o álcool terciário b desejado. O produto b serve como material de partida para as aminas terciárias c, que são obtidas a partir de b por substituição de sulfonato de trifluorometila correspondente com amónia em dioxano.

[550] A preparação da fase sólida dos álcoois terciários b foi recentemente relatada. Realmente, esta nova estratégia de clivagem envolve adição de nucleófilos de carbono em polimeros ligados por éster 3.

[551] Por este modo somente é possivel preparar álcoois terciários com dois substituintes (R2) alquila ou fenila idênticos, limitando, conseqüentemente, a diversidade dos produtos, mas ainda capaz de gerar rapidamente a sub- biblioteca secundária dos álcoois terciários.

[552] Os cx-hidroxiácidos m podem ser obtidos procedimento de um recipiente direto a partir dos a-ceto-ácidos 4 (seqüência abaixo). Os a-oxo-ácidos 4 são obteníveis comercialmente e seu tratamento com reagentes de Grignard (2 equivalentes, THF, -40°C, RT) conduzem aos produtos m desejados.

[553] Glicina ativada com base de Schiff suportada num polimero solúvel (PEG) 6 pode ser alquilado rapidamente com a ampla variedade de eletrófilos na presença de base carbonato (CS2CO3) em acetonitrila5 provendo ésteres de aminoácidos não estéreo-especificos.

[554] Semelhantemente, t-butil-ésteres de aminoácidos ativados com base de Schiff 8 podem ser alquilados para análogos a-C dissubstituidos 7 (seqüência abaixo) usando brometos de alquila e LDA como uma base (LDA, THF, -40°C).

[555] As bases de Schiff 8 podem ser preparadas por transiminação dos t-butil-ésteres de aminoácidos 9 com benzenofenona imina. Finalmente, o produto alquilado pode ser desprotegido por TFA/DCM produzindo a sub-biblioteca secundária k desejada.

[556] Deve ser mencionado que todos os produtos gerados neste capitulo enantio-não-seletivos e requerem separação de enantiômeros em coluna quiral. A utilização de misturas racêmicas pode ser considerada também. Referências: 1. Tetrahedron, 2855, (1976). 2. Russ. Chem. Rew., 986, (1985). 3. J. Org. Chem., 52, 14, (1981). 4. S. Chandrasekhar, J. Comb. Chem., 2, 246, (2000) . 5. a. B. Sauvagnat, Tet. Lett., 39, 821, (1998); b. B. Sauvagnat, J. Comb. Chem., 2, 134, (2000).

[557] 16.5. Estrutura 6,7 biciclica de benzodiazepinas

[558] As benzodiazepinas são agentes terapêuticos e anticonvulsivos. Como tai as 1,4-benzodiazepinas têm sido o alvo de diversas estratégias sintéticas em fase sólida.

[559] A sintese de 1,4-benzodiazepinas baseia-se no fechamento de um anel de sete membros, via lactamização em rendimento elevado.1"5,

[560] Uma aproximação em fase sólida ligeiramente modificada, que se baseia no fechamento de anel, via componente imina está descrito na seqüência abaixo.

Sintese em fase sólida de benzodiazepinas

[561] De acordo com esta estratégia a resina de aldeido l3 acopla-se a um β-amino-dlcool via alquilação redutora (Figura 1) . O β-amino-dlcool pode ser preparado por dois caminhos alternativos (vide seqüência abaixo): [1] Acoplar o N-metoxi-hidroxamato (8) com reagentes de Grignard (R2MgBr) para obter as cetonas correspondentes, seguido por redução usando NaBH4 (MeOH, rt, poucas horas) para produzir o derivado de amino-álcool protegido por Boc (9) . A remoção do grupo protetor produz 2. [2] Reduzir N-metoxi-hidroxamato (8) com LiAlH4 no derivado de aldeido seguido por acoplamento com reagentes de Grignard (R2MgBr) para formar o derivado de amino-álcool protegido por Boc (9). A remoção do grupo protetor produz 2.

Sintese de β-amino-dlcool

[562] O acoplamento entre a resina de aldeido (1) e o sal cloridrato de amino-álcool (2) é feito via alquilação redutora usando NaBH(OAc)3, 1% de AcOH, DMF para dar os β- amino-álcoois imobilizados com resina 3. Para evitar racemização, é desejável obter equilíbrio entre o aldeido ligado à resina 1 e β-amino-dlcoois 2 antes da adição do agente redutor na mistura reagente.

[563] O acoplamento entre a amina secundária 3 e ácidos antranilicos dissubstituidos protegidos por Boc 4 conduz ao intermediário ligado à resina 5. A oxidação do grupo hidroxila produz 6. A oxidação em suporte sólido pode ser realizada por complexo de Py.SO29 em DMSO em temperatura ambiente, ou pelo procedimento alternativo usando NMO10 (N- óxido de N-metilmorfolina) com catalisador TPAP (perrutenato de tetra-n-propilamônio), em DMF na temperatura ambiente. O composto 6 é desprotegido (TFA/DCM), e a amina livre sofre ciclização intramolecular em condições ácidas para obter a benzodiazepina 7 desejada.

[564] A introdução de amina ou hidroxila na posição 3 de 1,4-benzodiazepinas resultará na decomposição do material. Na posição 2, um grupo OH isomerizará para a forma ceto, enquanto um grupo NH2 pode formar tautômeros com o grupo imina.

[565] A via sintética para a preparação de uma benzodiazepina tendo um substituinte NH2 na posição 2 está descrita em duas seqüências abaixo: (1) O tioamino-éster (10) é carregado sobre resina de aldeido 1 por alquilação redutora (NaBH(OAc)2 , 1% de AcOH em DMF) para obter o intermediário ligado à resina 11 (Figura 3). A amina secundária (11) acopla-se com ácido antranilico dissubstituido (12) (EDC, NMP) formando a amida 13, que pode sofrer a ciclização intramolecular usando p-metoxi acetanilida petrificada (14)1 para dar tiobenzodiazepina 15. O tio-intermediário ciclico ligado à resina 15 é submetido à met ilação (Mel) seguido por oxidação para gerar o grupo de partida preferível (denominado sulfóxido de metila) para substituição nucleofilica. Tais reações de substituição podem ser operadas com dimetoxibenzilamina de ácido instável em condições padronizadas (16) (DMF, DIEA) provendo após clivagem ácida a sub-biblioteca de 2-amino-benzodiazepina 17 desejada. (2) Uma sintese alternativa de 2-amino-benzodiazepina é a seguinte. Forma-se benzodiazepina-2,5-diona (20) acoplando ácido antranilico substituído com aminoácido seguido por fechamento de anel, que reage com reagente de Lawesson para formar o intermediário 2-tiobenzodiazepina-5-ona (21). Obtém- se a amina 22 pela reação entre a benzodiazepinationa 21 e amónia.

Sintese alternativa de 2-amino-benzodiazepina

[566] A sintese de p-hidroxi-a-aminoácido, um bloco de construção usado para a preparação de 2-carboxi- benzodiazepina está descrita na seqüência seguinte. O t-butil éster de serina Fmoc quiral 26 obtenível comercialmente, sofre oxidação de Sworn ((COC1)2, DMSO) para obter o aldeido 27. O aldeido 27 é submetido à reação de Grignard (R2MgX) para formar amino-álcoois protegidos com Fmoc, que após remoção de Fmoc (piperidina, MeOH) conduz aos blocos de construção 28 desejados. Nos casos em que tanto Ri como R2 são grupos carboxila, o material de partida é o fumarato de di-t-butila 23, que após epoxidação (mCPBA, NaHCO3, DCM) dá o epóxido 24, seguido por amónia em metanol para produzir 25.

Preparação de p-hidroxi-aminoácido

[567]A sintese de benzopiridodiazepina11,12 33 está descrita na seqüência abaixo. Acopla-se 2-cloro-3- aminopiridinas 29 com bloco de construção de cloreto de azidobenzoila dissubstituido 30. A redução da azida 31 com SnC12 provê o intermediário 2-cloro-oxazolidina 32, que após tratamento com ácido rearranja-se dando a estrutura triciclica baseada em piridina 33 desejada.

Preparação de benzopiridodiazepina

[568] A sintese do análogo oxi de 33 denominado 10H- dibenzo[bf][1,4]oxazepin-11-ona está descrita na seqüência abaixo. Fixa-se a unidade de construção O-aminofenol dissubstituido 35 à resina do metoxi-benzaldeido sensivel a ácido (AMEBA) (34) via aminação redutora, formando 36.

[569] A resina 36 foi ainda modificada com ácido 2-flúor- 5-nitrobenzóico monossubstituido 37 usando estratégia HOAt/DIC para produzir o substrato imobilizado 38, que foi preparado para o conjunto dos análogos de nitro-10H- dibenz[bf][1,4]oxazepin-1lona 39 (a etapa-chave (SNAr) entre o flúor e o oxigênio fenólico foi executada usando 5% de DBU em DMf”J'24,25) . A redução do grupo nitro na resina resultante pode ser obtida com solução 1,5 M de SnC^.JbO em DMF, e clivagem subseqüente (TFA/DCM) da resina obtendo-se a sub- biblioteca 2-amino 39.

Síntese de dibenzo-oxazepinona Referências: 1. J. Org. Chem., 62, 1240, 1997. 2. JCC, 2, 513, 2000. 3. Synthetic Com., 21, 167, 1991. 4. J. Org. Chem., 60, 5742, 1995. 5. Tet. Lett., 39, 7227, 1998. 6. J. Org. Chem., 63, 8021, 1998. 7. Tet. Lett., 37, 8081, 1996. 8. J. Org. Chem., 60, 5744, 1995. 9. J. Am. Chem. Soc., 116, 2661, 1994. 10. J. Org. Chem., 61, 8765, 1996. 11. J. Het. Chem., 23, 695, 1986. 12. J. Org. Chem., 62, 6102, 1997. 13. Tet., 55, 2827, 1999. 14. Tet., 55, 8295, 1999. 15. Tet. Lett., 40, 5827, 1999.

[570] 16.6. Estrutura 6,6,6 tricíclica de pirazinoquinazolinona

[571] O sistema pirazino[2,1-b]quinazolina-3,6-diona pode ser considerado como peptideo-mimético constrito e está presente em várias famílias de produtos naturais. Alguns destes compostos exibem atividade biológica muito interessante (J. Antibiotics 46, 380, 1996, Annu Rev Biochem 62, 385, 1993) . Uma síntese correntemente conhecida desta estrutura pode ser grupada como segue:

[572] a: Transformação de 2,5-piperazinadionas substituídas na posição 4 nos iminoéteres correspondentes seguido por ciclo-condensação com ácido antranílico ou antranilato de metila. 1-5

Condensação de iminoéter com ácido antranílico

[573] b: Acilação de 2,5-piperazinadiona substituídas na posição 4 com cloreto de o-azidobenzoila seguido por reação de Staudinger com fosfina para produzir o Y_f°sfazeri0 e ciclização de Wittig aza intramolecular subsequente do último intermediário.6'7

Pirazinoquinazolinona via N-o-azidobenzoil-dicetopiperazina

[574] Numa seqüência de reação modificada forma-se N-o- azidobenzoil-dicetopiperazina via urn tripeptideo de cadeia aberta onde a unidade ácido antranilico é a unidade terminal N transportando um grupo azido como função amino mascarada °. A ciclização gera o anel quinazolinona.

[575] c: Ciclização dupla de um tripeptideo de cadeia aberta via intermediário 4-imino-4-H-3,1-benzoxazina preparado através de ciclo-desidratação de uma o- acilantranilamida na presença de iodo trifenil fosfina.

[576] Este método foi informado em solução assim como em fase sólida 14, o que o torna um bom meio para sintese de arranjo paralelo apropriado, pois para nosso propósito.

Pirazinoquinazolinona via intermediário benzoxazina

[577] Prepara-se o tripeptideo 6 por acoplamento direto dos ésteres de aminoácidos (AA-OR) 3 com ácido antranilico mediado por EDC. A condensação de 4 com cloreto de aminoácido Fmoc 5 sob condição de Scotten-Bauman bifásica (CH2CI2, Na2CC>3 aquoso) produz o tripeptideo 6. Os cloretos de aminoácidos 5 são preparados no sitio por pré-ativação do Fmoc-AA-OH correspondente com BTC (trifosgênio) e colidina em THF, DCM ou dioxano lo. Estas condições propiciam cloretos AA sem racemização.

[578] A transformação do tripeptideo linear em oxazina foi executada usando condições de Wip (PPhs/12/amina terciária em grande excesso) . Desproteção seguida por rearranjo para quinazolina ocorreu devido ao tratamento com 20% de piperidina em cloreto de metileno. A ciclização para quinazolina é suscetível para impedimento estérico e em caso de ciclização de grupos volumosos = R3, R4requer condição mais forte (DMAP refluxo CH3CN). Alguma epimerização (5%) ocorre no caso de alguns exemplos.

[579] A aplicação da sintese s em solução descrita acima para sintese combinatória em fase sólida inicia com carregamento de resina de Wang com aminoácido apropriado (AA) produzindo 7. Para a maior parte de AA a resina de Wang pré- carregada é obtenivel comercialmente. O composto 7 foi desprotegido (piperidina em DMF) e ácido antranilico apropriado foi acoplado (EDC) pra obter 8 (seqüência abaixo).

SPS de pirazinoquinazolinona

[580] A etapa seguinte é a acilação de anilina 7, com Fmoc-AA-Cl para obter o tripeptideo linear 9. A etapa seguinte é a ciclização com desidratação chave de tripeptideo linear 9 para 10. Para garantir conversão completa, usam-se 10 equivalentes de Ph?P. A reação final é a desproteção mediada por piperidina de grupo Fmoc e rearranjo de oxazina 10 para carboamida de amidina 11. Após lavagem, a resina sofre refluxo em acetonitrila para induzir clivagem ciclizadora de 11 obtendo a biblioteca de pirazinoquinozalina 1 desejada. Reivindicaram-se os rendimentos e pureza de compostos brutos por serem relativamente altos 14. Os produtos finais 1 podem ser obtidos em alguns casos como misturas de diastereoisômeros cis e trans (usualmente a razão é de 5-8:1) . Provavelmente, o grau maior de epimerização em fase sólida é devido à clivagem ciclizadora, e o purificador HT pode ser separado dos produtos. A sintese acima ilustra bem as características favoráveis da via sintética. As primeiras duas etapas envolvem acoplamento de peptideo — a reação para qual desenvolveu-se SPPS e que continua quase em rendimento quantitativo para uma variedade de aminoácidos. A desidratação do tripeptideo linear 9 requer grande excesso de Ph3P, iodo e TEA — reagentes que são rapidamente removidos por filtração simples em fase sólida. A funcionalidade éster que sofre ciclização na etapa final foi escolhida como a posição para fixação em fase sólida, resultando em autoclivagem da resina.

[581] A sintese de estrutura de pirazino-quinazolina requer 3 blocos de construção: os 2 aminoácidos 3,5 e o ácido antranilico 2.

[582] Os aminoácidos e o aminoácido Fmoc são obteníveis comercialmente.

[583] De modo a introduzir funcionalidades diferentes (NH2, OH) ao anel pirazina (R3, R4) , deve ser executada a sintese de a-hidroxi-AA 12 protegido e a-amino-AA e 12. AA 12 é conhecido na literatura 1D e a sintese é ilustrada na seqüência abaixo:

Sintese de α-amino-α-OH aminoácidos protegidos

[584] Outro AA 14 pode ser preparado pelo modo semelhante através da condensação entre ácido glioxilico e FmocNH2 na presença de t-BuOH em tolueno fervido propiciando o 14 desejado.

[585] Fora o ácido 3,5-dimetil-antranílico de terceiro bloco de construção que é comercial, o outro ácido antranilico substituído deve ser preparado numa sintese feita sob medida.

[586] O acido 3-metil-5-fenil-antranilico 15 pode ser preparado por bromação do ácido 3-metil-antranilico 16 17 obtenível comercialmente, seguido por reação de Suzuki

Preparação do ácido 3-metil-5-alquil ou fenil-antranilico

[587] O ácido 3,5-difenil-antranilico 17 será preparado a partir do ácido dibromo-antranilico 18 (comercial) correspondente, via acoplamento cruzado catalisado por Pd com excesso de ácido fenil-borônico 19(Aldrich).

Preparação do ácido difenil-antranilico

[588] O ácido antranilico substituído pode também ser preparado a partir da anilina substituída 19 correspondente usando uma metodologia de Sandmayer modificada. A reação da hidroxilamina produz a por ciclização em ácido oxidação do último com H2O2 (vide seqüência abaixo).

Preparação de ácido antranilico via isatina

[589] O ácido antranilico substituído em posição 3 com um grupo OH 22 pode ser preparado seguindo a seqüência de reação descrita no esquema abaixo usando anilinas substituídas na posição 4 (Et, Pr, Me Aldrich) como materiais de partida. Primeiro a anilina foi bromada (23) seguido por monometoxilação seletiva na presença de Cul. A 2-bromo-6- metoxi-4-alquil-anilina 24 assim obtida foi carboxilada usando complexo de Pd como catalisador (Co, Pd (PPh3) 2C12) (^ 25) e a etapa final é desproteção por hidrólise em ácido bromidrico concentrado 21.

Preparação de 3-hidroxi-5-alquil-antranilico

[590] A 4-alquil-anilina 19a pode servir também como material de partida para a preparação de ácido dialquil- antranilico 27 tal como descrito na seqüência abaixo

[591] O ácido 3-alquil-5-carboxil-antranilico 27 pode ser preparado partindo de o-alquil-anilina 19b que é convertida em isatina 20a (1. cloral, NH2OH, 2. H2SO4) , seguido por bromação e oxidação para obter o 5-bromo-antranilato 28. A substituição do bromo por cianeto (29) e hidrólise produz o ácido 3-alquil-5-carboxil-antranilico 22 27.

Referências 1. Tetrahedron Asym 9, 3025, 1998. 2. Tetrahedrom Asym 11, 3515, 2000. 3. Tetrahedrom 55, 14185, 1999. 4. Tetrahedrom 54, 969, 1998. 5. Tetrahedrom Asym 11, 3515, 2000. 6. JACS 121, 11953, 1999. 7. Tetrahedrom 57, 3301, 2001. 8. JOC 65, 1743, 2000. 9. JOC 63, 2432, 1998. 10. Tetrahedrom Lett. 40, 5429, 1999. 11. Org. Lett. 2, 3103, 2000. 12. Joc 65, 1022, 2000. 13. J. Org. Chem., 63, 2432, 1998. 14. J. Org. Chem., 2, 186, 2000. 15. a. J. Peptide Res., 53, 507, 1999; b. Tet. Lett., 34, 3861, 1993. 16. proc. Natl. Acad Sci USA, 93, 2031, 1996. 17. Tet. Lett., 41, 21083, 2000. 18. J. Am. Chem. Soc., 112, 2707, 2000. 19. Synthesis 1410, 1995. 20. a. Synth. Commmun. 29, 3627, 1999; b. J. Org. Chem., 59, 6823, 1994; c. J. Med. Chem., 34, 1986, 1991; d. J. Indian. Chem. Soc, 66, 39, 1989; e. Tet. Lett., 29, 3709, 1988; f. J. Med. Chem., 30, 1166, 1987. 21. J. Med. Chem., 25, 267, 1990. 22. Tetrahedrom 50, 2543, 1994.

[592] 16.7. Estrutura em anel de 5 membros de pirrol

[593] Neste capítulo descreve-se a síntese inclusiva de pirróis tetrassubstituídos. Os métodos sintéticos propostos são em fase sólida (SPS) assim como em solução. Visão geral de biblioteca e sub-bibliotecas de pirróis

[594] A sub-biblioteca a que possui um grupo carboxila na posição 2 é preparada em solução. A sintese começa a partir da nitração de β-ceto-dsteres para obter oximas 3, que por condensação redutora com 1,3-dicetonas conduz aos etil- carboxi-ceto-pirróis 5 1(seqüência abaixo). Os pirróis 5 sofrem redução do grupo carbonila em metileno \ seguindo por hidrólise de carboxilato de etila para propiciar a sub- biblioteca a. O rearranjo de Curtius pode converter a carboxila em amina resultando na conversão de sub-biblioteca a na sub-biblioteca b muitíssimo convenientemente. (Em caso de Ri # R.2, obtêm-se dois isômeros que podem ser separados) .

Síntese de sub-bibliotecas a, b

[595] Para a síntese de sub-biblioteca a e b requerem-se dois blocos de construção de β-ceto-ésteres e 1,3-dicetonas que são, a maioria das vezes, obteníveis comercialmente.

[596] Os compostos de sub-biblioteca c podem ser obtidos pelo método sintético descrito na seqüência abaixo. Ao contrário do método formador esta aproximação envolve sintese em fase sólida (SPS).

[597] A saber: condensação de 1,2-dicetonas 7 com monoéster de ácido imino diacético com Boc pré-fixado 6 como segue:

Sintese de dez compostos adicionais da categoria a por SPS

[598] A reação “'° é executada em condições básicas usando NaOMe ou KOtBu. O ácido imino diacético 6 pode ser facilmente preparado a partir de t-Bu éster de Gly por aminação redutora do ácido glioxilico usando cianoboro-hidreto de sódio como agente redutor e introdução subseqüente de um grupo protetor Boc em escala de várias gramas 4.

[599] A sub-biblioteca e pode ser preparada usando o método descrito na seqüência abaixo. A posição 3 nos produtos resultantes tem um grupo hidroxi substituinte fixo. Novamente, envolve-se SPS usando blocos de construção pré- preparados tal como descritos acima.

[600] o processo começa a partir da preparação de cinco blocos de construção de ácido de acil Meldrum (12)5,6 em solução por reação de cloretos de ácidos 10 com ácido de Meldrum 11 para dar, na presença de piridina o composto correspondente 12 quase quantitativamente 7,8.

[601] Assim, aquecendo 12 (5 equivalentes) com resina de hidroxila (a resina que gera ácido carboxilico, por exemplo, resina de oxima em THF a refluxo por algumas horas 6 propicia β-ceto-ésteres ligados a polímero 13 com liberação concomitante de CO2 e acetona, a ajuda dirigir a reação até o término. A reação pode ser facilmente monitorada por FT-IR na resina (pelotas de KBr). A funcionalização do carbono alfa de 13 é executada com excesso do reagente de alquilação, evitando o-alquilação assim como alquilação dupla.

[602] Assim, alcanos halogenados (36 equivalentes na presença de TBAF8 1 M em THF (26 equivalentes, 3 horas) converte facilmente 13 em 14 em RT (Figura 4). Tipicamente, é importante excluir traços de água, que podem diminuir o rendimento. A adição de um excesso de amino cetonas 1510'11 pré-sintetizadas (Figura 5) (20 equivalentes, 3 horas, RT) aos p-ceto-ésteres ligados a resina 14 em THF/o-formato de trimetila (1/1) dão as bases de Shiff 16. A ciclização de 16 em condições básicas com liberação concomitante do produto 17 na solução seguido por redução da cetona (R3 = Me,Bt) . (NaBH4, BF3OEt2) produz sub-biblioteca e.

[603] A reação pode também ser executada em solução usando p-ceto-ésteres a-substituidos, seguindo a mesma seqüência de reação.

[604] Deve-se notar que β-hidroxi-pirrdis podem existir na mesma proporção que em seu ceto-tautômero 14. Os blocos de construção requeridos são p-ceto-ésteres que são comerciais ou os p-ceto-ésteres a-substituidos.

[605] O bloco de construção de a-amino-cetona pode ser preparado a partir do hidroxamato do aminoácido correspondente tal como descrito na seqüência seguinte.

Síntese de aminocetonas a partir de hidroxamatos Boc Gly

[606] A glicina N-protegida reage com N-O-dimetil- hidroxilamina para dar hidroxamato 18. A reação de hidroxamato de glicina com reagente de Grignard (EtMgBr, MeMgBr) propicia a cetona 19 não se observando nenhuma sobre- adição. A desproteção de 19 dá os blocos de construção de amino-cetona.

[607] No caso de R? = OH, o glicinato reage com os β- ceto-ésteres substituídos.

[608] Mais dezesseis produtos podem ser obtidos pelo método descrito na seqüência abaixo. Uma etapa-chave para a preparação da sub-biblioteca f é a adição de Michael de aminocetonas 21 a DTAD (21)12. A amino-olefina 23 obtida sofre ciclização em condições ácidas propiciando a sub- biblioteca f.

Síntese de 2 carboxi-3-amino-pirróis

[609] A síntese de 2-carboxi-3-amino-pirróis 28 é bem conhecida 'J (vide seqüência acima). Ela é executada através da formação de enamina de 26 esubseqüente ciclização intramolecular de 27 em condições básicas de 2515da nitrila correspondente 16. Referências 1) J. Paine III, J.Org. Chem., 3857, (1976). 2) M. Friedman, J.Org. Chem., 859, (1965). 3) K. Dimroth, Ann. Chem., 639, 102, m(1961). 4) G. Byk, J.Org. Chem., 5687, (1992). 5) L. Tietze, Bioorg. & Med. Chem. Lett., 1303, (1997). 6) L. Tietze, SYNLETT, 667, (1996). 7) Y. Oikawa, J.Org. Chem., 2087, (1978). 8) L. Weber, SYNLETT, 1156, (1998). 9) The Combinatorial Index, página 15. 10) S. Nahm, Tet. Lett., 3815, (1981). 11) Eur. J.Org. Chem., 2809, (2000). 12) H. Ward, Tet. Lett., 25, 527, (1969). 13) Mu-III Lim, J.Org. Chem., 3826, (1979). 14) Aust J. Chem., 20, 985, (1967). 15) J.Org. Chem.,55, 429, (1990). 16) a. Bull Chem. Soc. Jpn. 62, 3851, 1989; b. Chem. Pharm. Bull, 46, 69, 1998; c. J. Med. Chem., 34, 1741, 1991.

[610] 16.8. Tiofenos e estruturas relacionadas

[611] A quimica de 2-amino-tiofenos e estruturas relacionadas têm atraído atenção especial nos últimos 30 anos por causa de suas aplicações em fármacos, na agricultura, pesticidas e corantes.

[612] A quimica de 2-amino-tiofenos está convenientemente disponível através do método sintético desenvolvido por Gewald ldb que inventou a via sintética muitíssimo fácil θ promissora conduzindo aos 2-amino-tiofenos A com substituintes removedores de elétrons tais como ciano, carbetoxi, etc. na posição 3 e grupos alquila, arila, cicloalquila e hetarila nas posições 4 e 5.

Reação de Gewald

[613] A versão mais simples da reação de Gewald consiste de um procedimento de um recipiente, isto é condensação de aldeidos, cetonas ou compostos 1,3-dicarbonilicos com nitrilas ativadas e enxofre na presença de amina em temperatura ambiente. Os solventes preferidos são etanol, DMF, dioxano e aminas como dietilamina, morfolina ou trietilamina tem sido usadas 1~'. Este método oferece melhoria considerável sobre outros métodos substituindo um a- mercaptoaldeido ou uma a-mercaptocetona por materiais de partida mais simples. É necessário usar 0,5-1 equivalentes molares de amina baseado na quantidade de nitrila para obter rendimento elevado. Noutra versão de sintese prefere-se um procedimento de duas etapas. Primeiro prepara-se uma nitrila a,b-insaturada por uma condensação de Knoevenagle-Cope e depois se trata com enxofre e uma amina. Esta versão de duas etapas da reação de Gewald dá rendimentos maiores. Alquil- aril-cetonas não dão tiofenos na modificação de um recipiente, mas dá rendimentos aceitáveis na técnica de duas etapas 7 (vide seqüência abaixo).

Reação de Gewald de duas etapas

[614] O uso de ciano-acetato de t-butila em vez de éster de etila permite obter ácido livre de 3-carboxi-2-amino- tiofenos por hidrólise de TFA/DCM conveniente 8.

[615] O aminoácido obtido assim como o ácido protegido podem ser suados como blocos de construção para transformação adicional em estruturas mais complexas tal como exemplificado abaixo.

[616] 16.8.1. Estruturas 5,5 biciclicas

Sintese de tienopirrol

[617] Prepara-se a estrutura de tienopirrol B9(seqüência acima) pela reação de aminocarboxilato A com bromoacetato (K2CO3) para obter o intermediário diéster 1, que após acetilação (composto 2) (30% de AcCl em AcOH) sofre condensação de Dieckmann (EtONa, EtOH) produzindo 3-hidroxi- 2-carboxi-tieno[2,3-b]pirrol B1. O análogo amino B2 requer começar com o 2-amino-3-ciano-tiofeno Al. A acetilação seguida por alquilação com a-bromoacetato (K^CCg/acetona ou NaH/DMF) conduz em condições de reação semelhantes a fechamento de anel produzindo 3-amino-carboxi-tienopirrol B2. A acetilação da amina em posição 2 e LiOH são requeridos para aumentar a capacidade nucleofilica da amina.

[618] 16.8.2. Estruturas 5,6-biciclicas

[619] Prepara-se a estrutura de tienopiridina C via reação de Friedlander modificada, isto é reação de tiofeno a, Al e 5 com b-cetoésteres, 1,3-dicetonas em condição básica para formar tienopiridinas tal como descrito na seqüência abaixo.

Sintese de tienopiridina

[620] Outro sistema de anel 5,6-bicíclico, a tieno- pirimidina D, é preparado pela reação de tiofeno A, A1 com cloridrato de cloro-formamidina 4, 11

Síntese de tieno-pirimidina

[621] 16.8.3. estruturas 5,8,5 5,8,6 tricíclicas e 5,5,8,6 5,5,8,5 tetracíclicas

[622] As estruturas E, F, G e H que podem ser geradas a partir de tiofenos estão descritas no esquema 6. Estes compostos resultam da formação de uma dilactama de anel de oito membros.

Preparação de dilactama de anel de 8 membros

[623] A formação do anel de oito membros inclui várias etapas: 1. Ativação do p-aminoácido usando SOCI2 1_a ou POClj (nestes casos a mina deve ser protegida por Boc) ou por DCC12 e cloroformato de metila 12d 2. Acoplamento do ácido ativado e β-amino-t-butil-éster N- protegido 13. 3. Desproteção do t-butil-éster e a B-Boc amina usando TFA em DCM. 4. Acoplamento de PyBop ou qualquer outro análogo em caso de R'ser um grupo benzila ele pode ser removido neste estágio por hidrogenação.

[624] 16.8.4. Estrutura 5,7-biciclica

[625] A sintese de análogos I, J da estrutura de benzodiazepinas está ilustrada na seqüência seguinte. Em ambas aproximações, introduz-se aminoácido quiral na sintese elevando a diversidade em torno do carbono. A tienodiazepina I é preparada a partir de 2-amino-3-acil-tiofeno 5, que reage com cloreto de aminoácido Boc pré-formado (aminoácido, BTC, colidina, THF ou DCM) . A desproteção de 8 (HC1, 4 N) com fechamento de anel concomitante conduz a 2-oxo-tienodiazepina I. A t ienodiazepina J pode ser preparada começando de 2- amino-3-carboxitiofeno A, que após pré-ativação para a tieno- oxozaino-diona (BTC, colidina, THF ou DCM) reage com amino- cetona para obter 9, o fechamento de anel propicia 5-oxo- tienodiazepina.

Síntese de tienodiazepinas

[626]

[627] A síntese de t ienodiazepina K está descrita na seqüência acima. Primeiro, o 2-amino-3-acil-tiofeno 5 é acetilado com o cloreto de a-haloacetila apropriado. Substituição nucleofílica com Nal seguido por amónia para obter amino amida 11. O ultimo sofre fechamento de anel para a tienodiazepina K em condições ácidas. Outra alternativa é reagir tiofeno 5 com cloreto de amino-acila protegido por ftalida. Desproteção com hidrazina (11) e fechamento de anel para obter tienodiazepina K 16.

[628] A sintese de tienozepina L baseia-se no acoplamento de monoéster de anidrido ou cloreto de ácido succínico com tiofeno 5 (vide seqüência abaixo). A amida 12 obtida sofre condensação intramolecular (NaH) para prover os compostos alvos 17.<<DRAW-CODE>

[629] A estrutura M, tendo um esqueleto de tienodiazepinona pode ser preparada tal como descrito na seqüência abaixo. Primeiro, o amino-carboxi-tiofeno N- protegido A é pré-ativado (BTC, colidina, DCM) e submetido a reação com a-amino-acetonitrila 14 para produzir a amida 13. O último reage em condições básicas (NaOMe) para prover através da ciclização intramolecular o intermediário dissubstituido 2-amino-tieno-1,4-diazepin-5-ona 1510. Na etapa seguinte aquece-se 2-amino-tieno-1,4-diazepin-5-ona 15 com acetil-hidrazina produzindo tieno-triazolo-diazepinona M.

[630] 16.8.5. Estruturas 5,6,5,6 tetracíclica e 5,6,5 tricíclica

[631] O tiofeno substituído na posição 3 com benzimidazol isto é benzimidazolo-aminotiofeno 16 pode servir como um bloco construtor para a sintese de tieno(2', 3',4,5)pirimidino(1,6)benzimidazol, N N1. Prepara-se o material de partida 2-cianometil-benzimidazol 16 a partir de fenilenodiamina substituída 17 e malononitrila 19. Submete-se a nitrila 18 a reação de Gewald usando enxofre elementar em pó e cetonas ~u ou cianoacetamida em DMF seco contendo uma quantidade catalítica de TEA em refluxo para formar tiofeno 16 (vide seqüência abaixo).

[632] A condensação de 16 com aldeídos ou cetonas produz N e N1, respectivamente.

[634] Usando a mesma aproximação, diidro-imidazoil- acetonitrila 2024 (vide seqüência acima) e tieno-imidazol- acetonitrila 21 (vide seqüência abaixo) podem ser preparados a partir das diaminas correspondentes (etilenodiamina e tiofeno-2,3-diamina 24) e malononitrila. As nitrilas resultantes reagem com cetonas em condições de Gewald formando O, 01 e P, Pl.

[635] 16.8.6. Estrutura 5,6,5,6 tetracíclica

[636] 4H-tieno[2’,3’:4,5]pirimido[2,1-b]benzotia-ou-zóis Q podem ser preparados a partir de amino-tiofeno A tal como descrito na seqüência acima 25. O 2 amino-3-carboxitiofeno sofre condensação em temperatura elevada com cloro- benzimidazol 26. O cloro-benzotiazol 23 conduz aos tieno- pirimidinazóis Q correspondentes.

[637] 16.8.7. Estrutura 5,6,5 tricíclica

[638] Tia-triaza-s-indacenona R pode ser obtida de acordo com procedimentos da literatura. Nesta síntese o amino- tiofeno A sofre ciclização em ácido acético em ebulição com metil-tio-imidazóis pré-formados 24 para dar o sistema R desejado.

Referências 1. a. Chem Ber 99, 94, 1966; b. Pharmazia 51, 833, 1996. 2. J. Heterocycl. Chem., 36, 333, 1999. 3. Buli Chem. Soc. Jp., 64, 3768. 4. Bioorg. Med. Chem.Lett., 7, 1629, 1997. 5. J. Chem. Tech. Biotecnol. 47n39, 1990. 6. Monatsch Chem., 127, 297, 1996. 7. Indian J. Chem., 1209, 1971. 8. a. J. Med. Chem., 41, 1729, 1998; b. Tet. Lett., 40, 5471, 1999; c. J. Heterocycl. Chem., 32, 1537, 1995. 9. Buli Soc. Chim. Fr., 1786, 1975. 10. a. Chem. Pharm. Buli, 47, 993, 1999; b. Phosphorus Sulfur Silicon e related elements, 155, 215, 1999. 12. a. Heterocycles 27, 105, 1988; b. Org. Preproced. Int., 29, 711, 1997; c. J. Chem. Soc. Perkin Trans 1, 1649, 1982; d. Dokl Akad Nauk USSR 41, 1989. 13. a. Acta Chim. Acad. Sci. Hung 107, 171, 1981; b. Indian J. Chem. Sect B, 16B, 393, 1978. 14. J. Heterocycl. Chem., 16, 793, 1979. 15. Eur. J. Med. Chem., 31, 683, 1996. 16. a. J. Med. Chem., 16, 214, 1973; b. Collect Cezch. Chem. Commun 49, 621, 1984. 17. a. J. Med. Chem., 18, 192, 1975; b. J. Heterocycl. Chem., 36, 477, 1999; c. J. Heterocycl. Chem., 33, 271, 1996. 18. a. Liebig Ann Chem., 328, 1979; b. J. Heterocycl. Chem., 29, 1477, 1992. 19. J. Am. Chem. Soc., 65, 1072, 1943. 20. Phosphorus Sulfur Silicon e related elements, 105, 1995. 21. Monatshefte Chem., 127, 955, 1996. 22. Phosphorus Sulfur Silicon e related elements, 106, 1995. 23. Acta Chem. Scand., 50, 432, 1996. 24. J. Chem. Research, 296, 1985. 25. Eur. J. Med. Chem., 29, 569, 1994. 26. a. Aust. J. Chem., 35, 775, 1982; b. Farmaco, 44, 227, 1989; c. Eur. J. Med. Chem., 24, 623, 1989. 27. J. Med. Chem., 30, 1166, 1987. 28. J. Heterocycl. Chem., 38, 743, 2001. 51, 193,

[639] Verificar-se-á que os métodos descritos acima de mensuração de alvo e de descoberta de fármaco podem variar de muitos modos, incluindo, mudar a ordem das etapas, as quais são executadas na linha ou fora de linha. Além disso, várias configurações seqüenciais e/ou paralelas podem ser usadas para implementar a invenção acima, utilizando opcionalmente uma variedade de ferramentas de software e/ou várias combinações de hardware/software. Além disso, descreveu-se uma multiplicidade de várias características, tanto de métodos como de dispositivos. Deve-se observar que características diferentes podem ser combinadas de maneiras diferentes. Em particular, nem todas as características mostradas acima numa incorporação particular são necessárias em toda incorporação exemplar semelhante da invenção. Ademais, combinações das características acima também são consideradas pra estarem dentro da abrangência de algumas incorporações exemplares da invenção.Também estão dentro da abrangência da invenção estão meios legiveis por computador no qual o software, para executar toda ou parte de uma incorporação da invenção, estão escritos. Deve-se observar também que muitas das incorporações estão descritas somente como métodos ou somente como aparelhagem. A abrangência da invenção cobre também hardware e/ou software adaptados e/ou projetados e/ou programados para realizar incorporações do tipo método. Além disso, a abrangência da invenção inclui métodos de usar, construir, calibrar e/ou manter a aparelhagem descrita aqui. Cabeçalhos, onde eles aparecerem, são providos para facilitar folhear e não foram construídos para limitar necessariamente os conteúdos das seção que eles sugerem pelo titulo. Quando usados nas reivindicações seguintes, os termos "compreende", "compreendendo", "inclui", "incluindo", "tendo" ou seus conjugados significam "incluindo, mas não limitado a".

[640] Uma pessoa treinada na técnica perceberá que a invenção presente não se limita pelo que foi descrito até aqui. Mais exatamente, a abrangência da invenção presente está limitada somente pelas reivindicações seguintes.

Claims (61)

1. Método para obter informações a respeito de uma área quimicamente ativa de uma molécula-alvo, caracterizadopelo fato de compreender: (a) selecionar um composto que é um padrão quimico substancialmente rigido compreendendo pelo menos um conjunto de três pontos de ligação em uma configuração triangular substancialmente rigida, cada um dos citados pelo menos um conjunto de três pontos de ligação sendo selecionado capaz de ligar a um farmacóforo de 3 pontos compreendendo um triotrio dos pontos de ligação quimico selecionado a partir do grupo consistindo do ácido, base, hidrofóbico, doador ligado ao hidrogênio, aceptor de ligação de hidrogênio, e aromático, sendo que cada par de pontos deligação do referido farmacóforo de 3-pontos é separado por uma distância em uma faixa de 2 a 12 angstrom; (b) realizar um ensaio para medir uma interação da referida molécula alvo com o referido padrão, obtendo assim um resultado de ensaio para o referido padrão; (c) selecionar padrões quimicos substrancialmente rigidos adicionais de acordo com o referido (a) de modo a obter uma pluralidade de padrões, de modo que para uma porção do espaço triangular compreendendo 50% do referido espaço triangular, dita pluralidade de padrões é selecionada de modo que para cada um dos farmacóforos de 3 pontos correspondente a um ponto na referida porção do espaço triangular, dita pluralidade de padrões compreenda pelo menos seis padrões com uma configuração triangular substancialmente rigida dos pontos de ligação capazes de ligar quimicamente ao referido farmacóforo de 3 pontos, onde dito espaço triangular define todos os possíveis farmacófors de 3 pontos definidos por um trio de distância que formam um triângulo, cada distância estando em uma faixa de 2-12 angstrom, e por um triplet do tipo de ponto de ligação química para os vértices do triângulo, cada tipo de ponto de ligação química sendo selecionado a partir grupo consistindo de ácido, base, hidrofóbico, doador de ligação de hidrogênio, aceptor de ligação de hidrogênio, aromático, e sendo que o referido ponto no citado espaço triangular é definido por seis coordenadas, três das citadas coordenadas sendo para definir as três distâncias no referido trio de distâncias, e três das citadas coordenadas sendo para definir os três tipos de ponto de ligação no referido trio de tipos de ponto de ligação química; (d) realizar o citado (b) para cada um dos referidos padrões químicos substancialmente rígidos adicionais, de modo a obter uma pluralidade de resultados de ensaios; e (e) identificar uma pluralidade de configurações espaciais e quimicamente específicas dos pontos de ligação na referida área quimicamente ativa da referida molécula alvo, usando um modelo de computador no qual o citado resultado de ensaio representa interações entre configurações de pontos de ligação na referida área quimicamente ativa e subestruturas geométricas triangulares, cada uma das subestruturas geométricas triangulares representando um conjunto de três pontos deligação de um padrão e sendo definida por um trio das distâncias que formam um triângulo e por um trio dos tipos de ponto de ligação química para os vértices do triângulo, obtendo assim, a informação a cerca dea referida área quimicamente ativa.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o referido padrão adicional ser selecionado de modo que para uma porção do espaço triangular compreendendo 50% de um espaço triangular que define todos os possiveis 3 pontos do farmacóforo defindio por um trio das distâncias que formam um triângulo, cada distância estando em uma faixa de 4-8 angstrom, e por um trio dos tipos de ponto de ligação quimica para os vértices do triângulo, cada tipo de ponto de ligação quimcia selecionado a partir do grupo consistindo de ácido, base, hidrfóbioc, doador de ligação de hidrogênio, aceptor de ligação de hidrogênio, e aromático, dita pluralidade de padrões é selecionada de modo a compreender pelo menos seis padões com uma configuração triangular substancialmente rigida dos pontos de ligação capazes de se ligar quimicamente a cada farmacóforo de 3 pontos corresponde a um ponto na referida porção de um espaço triangular.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os ditos padrões serem construídos usando uma estrutura rigida.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os átomos constituintes dos ditos padrões não se movimentarem mais que 1 Â a não ser que se aplique 20 Kcal/mol ao padrão.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ditas configurações espaciais e quimicamente especificas compreenderem farmacóforos de 3 pontos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa de identificar compreender a identificação de um farmacóforo de 3 pontos que combine com uma configuração triangular de um padrão de ligação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de identificar compreender a identificação de um farmacóforo de 3 pontos que não combine com uma configuração triangular de um padrão de ligação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de identificar compreender a identificação por análise estatística os ditos resultados de ensaio.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de identificar compreender a identificação por agrupamento.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de identificar compreender a admissão de que cada padrão indica uma configuração única.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de identificar compreender a admissão de que pelo menos uma parte dos padrões indicar uma pluralidade de configurações.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de identificar compreender a classificação de padrões por componentes quimicos em vértices das ditas configurações.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender reconstruir um mapa espacial de pelo menos parte da dita área quimicamente ativa, de pelo menos dois dos ditos resultados de ensaios, a dita parte incluindo pelo menos quatro áreas de ligações quimicas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o dito mapa espacial incluir pelo menos seis áreas de ligações quimicas.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender reconstruir um mapa espacial de pelo menos parte da dita área quimicamente ativa, de pelo menos duas das referidas configurações, o dito mapa espacial incluindo pelo menos quatro pontos de ligações quimicas.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o dito mapa espacial incluir pelo menos seis áreas de ligações quimicas.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a reconstrução compreender: - reconstruir por teste uma pluralidade de mapas espaciais das ditas configurações; - pontuar os ditos mapas; e - selecionar um mapa espacial baseado em seu escore.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a reconstrução compreender: - reconstruir por teste uma pluralidade de mapas espaciais das ditas configurações; - agrupar os ditos mapas de acordo com subestruturas comuns; e selecionar um mapa espacial baseado numa propriedade relativa de um agrupamento.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de a dita propriedade relativa compreender tamanho.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o dito mapa espacial incluir pontos de ligações suficientes para assegurar ligação de um fármaco de molécula pequena tendo um perfil quimico combinando com os pontos de ligações.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o dito mapa espacial incluir pelo menos 6 pontos de ligações.

22. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o dito mapa espacial incluir pelo menos 8 pontos de ligações.

23. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a pluralidade de padrões compreender um conjunto de padrões com pelo menos 10.000 padrões distintos.

24. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a pluralidade de padrões compreender um conjunto de padrões com pelo menos 50.000 padrões distintos.

25. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos 0,5% dos ditos padrões ligarem-se com o dito alvo, quando o referido alvo é interagido com os referidos padrões.

26. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos 1% dos ditos padrões ligarem-se com o dito alvo, quando o referido alvo é interagido com os referidos padrões.

27. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos 3% dos ditos padrões ligarem-se com o dito alvo, quando or eferido alvo é interagido com os referidos padrões.

28. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos 50% dos ditos padrões serem definidos por adição de componentes a um conjunto de menos que 100 estruturas.

29. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos 50% dos ditos padrões serem definidos adicionando componentes a um conjunto de menos que 50 estruturas.

30. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos a referida pluralidade de padrões usar menos que 15 componentes quimicos diferentes para definir o comportamento quimico dos ditos padrões.

31. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos a referida pluralidade de padrões usar menos que 10 componentes quimicos diferentes para definir o comportamento quimico dos ditos padrões.

32. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito ensaio ser um ensaio funcional.

33. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito ensaio ser um ensaio de ligação.

34. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito ensaio ser um ensaio celular.

35. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito ensaio ser um ensaio de atravessamento.

36. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de o dito ensaio funcional ser executado na presença de um substrato natural do dito alvo.

37. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito alvo compreender uma proteina incluindo uma área bioquimicamente ativa adaptada para acoplar num substrato.

38. Método, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de a dita área quimicamente ativa compreender uma área incluindo a dita área bioquimicamente ativa.

39. Método, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de a dita área quimicamente ativa compreender uma área de controle da dita proteina.

40. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a dita pluralidade de resultados de ensaios compreender resultados de ensios mostrando ligações bem sucedidas de pelo menos 60 padrões distintos.

41. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a referida pluralidade de resultados de ensaio compreender os resultados mostrando ligações bem sucedidas de pelo menos 10 padrões distintos.

42. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a dita pluralidade de resultados de ensaio compreender os resultados de ensaio mostrando ligações bem sucedidas de pelo menos 100 padrões distintos.

43. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de identificar compreender identificar pelo menos 40 configurações diferentes.

44. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de identificar compreender identificar pelo menos 10 configurações diferentes.

45. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa de identificar compreender a identificação de pelo menos 100 configurações diferentes.

46. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender: comparar o dito mapa com um banco de dados de condutores; e selecionar um condutor do dito banco de dados para uso adicional sensivel a uma semelhança ou falta de semelhança entre o dito condutor e o dito mapa.

47. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender: comparar o dito mapa com um banco de dados de condutores; e rejeitar um condutor do dito banco de dados para uso adicional sensivel a uma semelhança entre o dito condutor e o dito mapa.

48. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender: construir um condutor tendo uma semelhança com o dito mapa.

49. Método, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de construir compreender construir usando os ditos padrões ou estruturas usadas para definir os ditos padrões.

50. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: comparar as ditas configurações com um banco de dados de condutores; e selecionar um condutor do dito banco de dados para uso adicional sensivel a uma junção das ditas configurações ao dito condutor.

51. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: construir um condutor baseado nas ditas configurações.

52. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: selecionar pelo menos um dos ditos padrões como condutor para descoberta de fármacos.

53. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: comparar a ligação de padrões com geometrias de ligação similares para obter dados de discordância esférica; e analisar os ditos dados de discordância esférica para prover informação geométrica a respeito do dito alvo.

54. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender gerar um conjunto de condutores de fármacos para o dito alvo baseado na dita informação.

55. Método, de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pelo fato de compreender remover do dito conjunto os condutores de fármacos conhecidos para o dito alvo.

56. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a referida etapa de identificar compreender levar em consideração a referida rigidez no referido modelo.

57. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada molécula alvo, compreender um alvo quimico agricola.

58. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita molécula alvo compreender um fármaco alvo.

59. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos 0,1% do referido padrão ligar-se ao citado alvo, quando o citado alvo interage com os ditos padrões.

60. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os pontos de ligação dos referidos padrões compreenderem hidroxila (OH), carboxila (COOH), amida (CONH2), etila (CH2-CH3), propila (CH2-CH2-CH3), fenila (C6H5, anel aromático com 6 membros) .

61. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a área quimicativamente ativa compreender pelo menos duas áreas quimicamente-ativas não ligadas.

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