EA010258B1 - Способ поиска лекарственного вещества - Google Patents

Способ поиска лекарственного вещества Download PDF

Info

Publication number
EA010258B1
EA010258B1 EA200500253A EA200500253A EA010258B1 EA 010258 B1 EA010258 B1 EA 010258B1 EA 200500253 A EA200500253 A EA 200500253A EA 200500253 A EA200500253 A EA 200500253A EA 010258 B1 EA010258 B1 EA 010258B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
meters
binding
target
specified
present
Prior art date
Application number
EA200500253A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200500253A1 (ru
Inventor
Дрор Офер
Original Assignee
Кеддем Байо-Сайенс Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кеддем Байо-Сайенс Лтд. filed Critical Кеддем Байо-Сайенс Лтд.
Publication of EA200500253A1 publication Critical patent/EA200500253A1/ru
Publication of EA010258B1 publication Critical patent/EA010258B1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B15/00—ICT specially adapted for analysing two-dimensional or three-dimensional molecular structures, e.g. structural or functional relations or structure alignment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B30/00—Methods of screening libraries
    • C40B30/04—Methods of screening libraries by measuring the ability to specifically bind a target molecule, e.g. antibody-antigen binding, receptor-ligand binding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B40/00—Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B15/00—ICT specially adapted for analysing two-dimensional or three-dimensional molecular structures, e.g. structural or functional relations or structure alignment
    • G16B15/30—Drug targeting using structural data; Docking or binding prediction
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B45/00—ICT specially adapted for bioinformatics-related data visualisation, e.g. displaying of maps or networks
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
    • G16C20/00—Chemoinformatics, i.e. ICT specially adapted for the handling of physicochemical or structural data of chemical particles, elements, compounds or mixtures
    • G16C20/50—Molecular design, e.g. of drugs
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
    • G16C20/00—Chemoinformatics, i.e. ICT specially adapted for the handling of physicochemical or structural data of chemical particles, elements, compounds or mixtures
    • G16C20/70—Machine learning, data mining or chemometrics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00—Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2500/00—Screening for compounds of potential therapeutic value

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

Способ получения информации о химически активной области молекулы-мишени, например, для поиска лекарственного вещества, включающий предоставление набора, по существу, жестких химических измерителей; осуществление реакции указанной мишени со множеством измерителей указанного набора измерителей; исследование связывания указанных измерителей с указанной мишенью для получения множества результатов исследования и анализ указанных результатов исследования для получения информации об указанной химически активной области.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам определения сродства молекул, например, для применения при поиске новых лекарственных веществ.
Уровень техники
Разработка нового фармацевтического препарата, от концепции до готовности к продаже, обычно стоит сотни миллионов долларов и занимает многие годы. Процесс разработки начинается с этапа подбора молекулы (потенциального фармацевтического препарата) для мишени, т.е. белка организма человека или микроорганизма. Подбор молекулы к фармацевтическому препарату известно как определение лидера лекарственного вещества, поскольку он может привести к разработке лекарственного средства. Затем молекулу модифицируют для большей активности, большей селективности и большей фармацевтической пригодности (например, меньшей токсичности и более легкого способа введения). Частота неудач на этих этапах очень высока.
С развитием комбинаторной химии и техник автоматизированного скрининга разработан новый способ поиска лекарственного вещества. В таком новом способе большую библиотеку молекул химически тестируют в отношении мишени молекулой, имеющей наилучшее соответствие, используемую в качестве стартовой точки для поиска лидера и/или в качестве лидера. Некоторые из таких библиотек сконструированы эмпирически, например, на основании доступных молекул и/или молекул, действие которых известно в качестве фармацевтических препаратов. Другие библиотеки сконструированы таким образом, чтобы иметь широкий диапазон, насколько это возможно, различных молекул. Другие библиотеки сконструированы таким образом, чтобы отдельные молекулы могли иметь наибольшие шансы, насколько это возможно, соответствовать мишени. Обычно молекулы отбирают таким образом, чтобы они были настолько различными, насколько это возможно, и были подобны лекарственному веществу (например, размер, химическое поведение) с тем, чтобы при обнаружении соответствия, они могли служить в качестве лидера.
Некоторые ссылки на такие библиотеки и/или другие способы поиска включают Р1ске!! 8.Ό. е! а1., 1. Сйет. Ιπί. Сотри!. 8с1. 36(6), р.1214-23 (1996) и Регдикоп А.М. е! а1., 1. Вюто1. 8сг. 1(2), р.65 (1996), Виши А.В. е! а1., Ргос. №111. Асаб. 8с1. И8А 91, р.4708-12 (1994), Е11тап 1. е! а1., Ргос. №111. Асаб. Ас1. И8А 94, р.2779-82 (1997) и Ма1у Ό.Ε е! а1., Ргос. №111. Асаб. 8ск И8А 97(6), р.2419-24 (2000), описания которых включены в настоящее описание посредством ссылки.
Известен другой виртуальный тип скрининга, основанный на структуре. В виртуальном способе создают модель мишени (например, при помощи рентгеновской кристаллографии, оценки третичной структуры, аналогии). Затем определяют сродство большого количества молекул путем вычисления поведения при стыковке модели молекулы с моделью мишени. Из-за относительно примитивного состояния молекулярного моделирования и в результате отсутствия доступных моделей такой способ в настоящее время не является особо успешным.
8ипе515. 1пс., в Ό.Ε Ма1у е! а1. РЫА8 97(6), р.2419-24 (2000), описание которого включено в настоящее описание посредством ссылки, предлагает использовать большие фрагменты молекул в качестве лидеров с последующим соединением вместе таких найденных соответствующих лидеров в более крупные лидеры, которые снова тестируют на соответствие. Фрагменты снабжают заранее определенными линкерами для соединения вместе.
Заявка РСТ РСТ/И899/06734 (УО 99/49314), описание которой включено в настоящее описание посредством ссылки, также описывает схему использования фрагментов с последующим соединением фрагментов для предоставления лидеров.
Раскрытие изобретения
Аспект некоторых вариантов осуществления относится к способу определения характеристик мишеней, в котором множество малых измерительных молекул взаимодействует с мишенью, и мишень характеризуют на основании анализа взаимодействий измерительных молекул с мишенью. В иллюстративном варианте настоящего изобретения ни одна из измерительных молекул не используется в качестве лидера или в качестве фрагмента лидера, и не является молекулой, выбранной для взаимодействия на основании их разнообразия по типу лекарственного вещества. Скорее, измерительные молекулы выбирают на основании ожидаемой способности к измерению различных химических и/или физических размеров мишени. В иллюстративном варианте настоящего изобретения, поскольку количество измерительных молекул является относительно небольшим (например, <106), такое количество охватывает пространство определения характеристик молекулы-мишени и может быть достаточным для обеспечения относительно полного определения характеристик мишени. В других вариантах осуществления требуется и/или достигается только частичное определение характеристик. Альтернативно или дополнительно, поскольку измерительные молекулы выбирают из соображений широты охвата, их также используют в качестве лидеров или в качестве фрагментов лидера.
В иллюстративном варианте настоящего изобретения полный способ поиска лекарственного вещества содержит:
(а) выбор мишени;
(й) необязательно выбор набора измерительных молекул, используемых для мишени, или использо
- 1 010258 вание универсальной библиотеки;
(с) определение характеристик мишени с использованием набора измерительных молекул;
(б) реконструкция фармацевтической модели мишени на основании определения характеристик; и (е) использование модели в способе поиска, например, для выбора, отклонения, фильтрования и/или разработки лидера лекарственного вещества.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения обычные измерительные молекулы могут производить одно или несколько измерений, и способ обработки, например кластеризация, необязательно используется для извлечения конкретных измерений, сделанных при помощи молекул.
В иллюстративном варианте настоящего изобретения измерительные молекулы представляют собой набор химических измерителей, из которых некоторые, обычно небольшое количество, связываются с мишенью, обычно с одним или несколькими активными участками мишени. Связывание измерителя с мишенью может быть определено с использованием различных способов анализа, включающих по существу любой способ, известный в данной области техники, например, путем поиска изменения в химическом или биологическом поведении мишени или путем поиска уменьшения количества свободных измерительных молекул в образце. В конкретном примере функциональный анализ протеазы (например, Ηΐν белка) содержит присоединение флуоресцентной молекулы к белку (или другому пептиду). Протеазе предоставляют возможность взаимодействия с измерителем, и предполагают, что такое взаимодействие уменьшит или нейтрализует (или усилит) ее сродство к белку, причем изменение сродства можно определить путем измерения флуоресцентных протеаз (например, поляризации) в смеси белка и протеазы. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каждый измеритель выбирают так, чтобы он имел сродство к одной или нескольким конкретным геометрическим компоновкам. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения общую геометрию области мишени реконструируют из определения сродства (и/или отсутствия сродства) множества измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каждый из измерителей сконструирован из каркаса, к которому присоединено множество конкретных химических групп. Три такие группы определяют треугольник групп, который включает как определение групп на вершинах, так и определение расстояния между вершинами. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каркасы и группы выбирают так, чтобы треугольники были относительно жесткими, однако, может быть желательной некоторая степень нежесткости длин сторон треугольника (расстояние между группами).
Каждый такой треугольник групп соответствует конкретной пространственной компоновке трех участков связывания, которые соответствуют группам. Необязательно, расстояние между группами изменяется для различных измерителей с тем, чтобы обеспечивался диапазон треугольников с различными желаемыми комбинациями групп и расстояний между группами. Как будет показано ниже, библиотека измерителей, которая включает охватывающий набор таких треугольников для измерений, относительно как расстояния, так и группы, не является чрезмерно большой.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каркас и/или группы выбирают так, чтобы иметь минимальную гибкость с тем, чтобы они более специфично определяли геометрические характеристики, которым они соответствуют.
Каркасы и/или группы необязательно выбирают так, чтобы они имели низкую молекулярную массу с тем, чтобы улучшить соединение измерителей и/или мишеней с низким сродством и, возможно, предоставить информацию для таких случаев.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения при выборе измерителей для библиотеки измерений обеспечивают некоторую степень перекрывания треугольника с группами. Например, может быть предоставлен коэффициент повторения перекрываний 2 или 3 (например, каждый треугольник присутствует по меньшей мере в 2 или 3 измерителях). Предполагается, что это увеличивает возможность поиска треугольника, который связывается, особенно с точки зрения проблем, которые могут иметь место, например, пространственные несоответствия, химическое несоответствие и/или растворимость. Обычно точное повторение треугольника с группами недостижимо, поэтому для обеспечения перекрывания используют почти подобные треугольники. В некоторых случаях треугольники выбирают с тем, чтобы, по меньшей мере, для некоторых пар групп на мишени как треугольник с меньшим расстоянием между одинаковыми группами, так и треугольник с большим расстоянием между одинаковыми группами, являлись пригодными для связывания. Это обеспечивает коэффициент перекрывания без повторений. Альтернативно, может быть использован коэффициент перекрывания 2 или 3, более низкий или более высокий, например, 4 или 6, и/или возможно дробный коэффициент (например, среднее значение перекрывания).
Перекрывание в библиотеке может быть однородным, или для некоторых треугольников и/или молекул может быть обеспечено большее перекрывание, например, для молекул, где существует более высокая вероятность пространственных несоответствий из-за каркаса и/или других групп, или на основании экспериментальных результатов, которые указывают на то, что определенные измерители и/или треугольники связываются с трудом.
Следует отметить, что если необходимо, чтобы молекула деформировалась для образования связи,
- 2 010258 то вероятность ее связывания обычно ниже. Таким образом, действительное перекрывание между двумя несходными треугольниками двух измерителей может быть неравномерным и зависеть от общей вероятности связывания. В общем случае, если вероятность поиска связывания в исследованиях является ничтожно малой, предполагается, что измеритель не присоединен. Это помогает определить область деформации, которая может быть использована для определения покрытия и перекрывания. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения молекулы являются главным образом жесткими, поэтому отсечение степени деформации является более четко определяемым и ограниченным.
Конкретный пример способа поиска лекарственного вещества согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения является следующим:
(a) Синтезируют библиотеку малых молекул, разработанных для охвата всех возможных 3-точечных фармакофоров (все комбинации 3 элементарных химических групп и расстояний между ними). Это представляет собой конечную библиотеку, которая может включать, например, -100000 соединений. Ее называют УБС (универсальной библиотекой скрининга) вследствие генерализованной природы способности (например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения) ее использования для картирования широкого диапазона мишеней, для которых разработаны лекарственные вещества в виде малых молекул.
(b) Для любой мишени, проводят скрининг УБС в отношении такой мишени, отыскивая слабо активные компоненты (сродство - 100 микроМ). Теоретические рассуждения и экспериментальные данные указывают на то, что для любой мишени следует ожидать 100-1000 попаданий.
(c) Проводят численный анализ активных молекул, отыскивая:
1. 3-точечные фармакофоры (3РР), вовлеченные в связывание попаданий.
2. Реконструкцию топографии участка связывания в терминах химических групп, вовлеченных в связывание. Создают полный фармакофор (-10-20 точек) участка связывания.
(б) Проводят численную идентификацию молекул, которые могут дополнять достаточно многочисленный (например, 6-8 точек для наномолярного связывания) поднабор полного фармакофора. Необязательно зная, какие части этих молекул не являются непосредственно вовлеченными в связывание, их разрабатывают, таким образом, чтобы удовлетворить заранее определенным качествам, соответствующим лекарственному веществу (например, используя правило Липинского 5).
(е) Используя хорошо известные химические данные, выбирают молекулы, наиболее пригодные для синтеза и, исходя из других показателей (например, токсичности) и синтезируют их в качестве возможных кандидатов лекарственного вещества.
(1) Проводят тестирование и итерации.
Аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к оценке пространственной компоновки мест связывания на молекуле-мишени. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения малые молекулы выбирают таким образом, чтобы каждая из них моделировалась, как набор геометрических подструктур, которые могут самостоятельно связываться с мишенью. В одном примере геометрические подструктуры могут представлять собой три группы, организованные в треугольник. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения результаты исследований анализируют для определения, какая из многих геометрических подструктур в малых молекулах действительно связывается с молекулой-мишенью. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используют способ кластеризации для определения, какая геометрическая подструктура связывается, группируя вместе молекулы, которые связываются и которые имеют подобные геометрические подструктуры. Результатом способа кластеризации может быть список всех возможных подструктур связывания. Необязательно, подструктуры, используемые для анализа и для разработки измерителей, являются треугольными.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ, основанный на оценке, используется для преобразования списка геометрических подструктур (например, треугольников) в полные геометрические структуры при помощи:
(a) создания возможных структур из списка подструктур;
(b) привязка оценки правильности к каждой структуре и (c) выбор между структурами на основании их оценки.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения оценка представляет собой вероятность того, что две подструктуры совместно используют часть структуры, и необязательно более высокую оценку предоставляют структуре, в которой часть является совместно используемой, как представляющей собой структуру, более способную к связыванию. Альтернативно или дополнительно, оценка представляет собой вероятность связывания двух различных групп с одним и тем же местом связывания, и необязательно дают более высокую оценку, если большее число групп совместно использует один и тот же участок связывания, поскольку это представляет собой минимизацию точек фармакофора до требуемого минимума. Также могут быть использованы и другие эвристические правила.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения набор всех потенциальных моделей не является реально построенным. Вместо этого производят поиск пространства моделей и спе
- 3 010258 циально строят (и/или отклоняют) модели, основанные на определении подструктур.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения используют способ кластеризации, включающий, например:
(a) создание (всех) возможных структур из найденных треугольников, необязательно используя конкретные правила конструирования;
(b) поиск наиболее общих больших подструктур, которые совместно используются многочисленными подструктурами; и (c) выбор конкретной общей подструктуры, необязательно используя способ оценки, такой как размер кластера, размер ребра и пороговая обработка размера кластера, возможно выбирая наиболее общую подструктуру из всех тех, которые пересекают некоторый порог. В некоторых случаях может быть предоставлена более чем одна полученная в результате конечная структура.
Следует отметить, что реальный фармакофор может не ограничиваться размером и не быть точно определенным сущностью, например, точка, которая является формально внешней активной областью, может действовать как фармакофор, если лекарственное вещество в виде малой молекулы, связывающееся с такой точкой, включает хвост, который блокирует активную область от взаимодействия с субстратом. Однако часто релевантность области связывания находится дальше от активной области, управляющей области и/или области конформационных изменений. Дополнительно, сродство связывания белка часто существенно уменьшается при смещении в сторону от таких областей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения структуры для кластеризации создают следующим способом:
(a) выбирают треугольник в качестве базовой подструктуры;
(b) добавляют точку к базовой подструктуре, если существует два треугольника, которые вместе с треугольником на подструктуре определяют тетраэдр; и (c) (Ь) повторяют до тех пор, пока не закончатся неиспользованные треугольники для добавления.
Аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к поиску одной или нескольких молекул (например, лидера лекарственного вещества), которые предполагаются соответствующими мишени, из множества геометрических и/или химических измерений области мишени. Измерения необязательно используют для создания реконструированной модели мишени, в отношении которой могут быть применены различные способы обработки модели, например, использование подходящей вычислительной техники и программного обеспечения. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерения обеспечивают путем взаимодействия мишени с множеством измерительных молекул и определения степени связывания измерительных молекул с мишенью. Например, набор геометрии треугольников определяют соответствием измерителей и находят корреляцию с восстановленной трехмерной моделью области мишени.
Необязательно область мишени сравнивают со структурами известных фармацевтических препаратов или веществ, подобных фармацевтическим препаратам, например, библиотекой лидеров лекарственных веществ. Альтернативно или дополнительно, геометрию области мишени используют для выбора наиболее подходящего кандидата из относительно небольшого множества веществ. Альтернативно или дополнительно, в ходе процесса разработки лекарственного вещества используют нахождение соответствия для выбора или отклонения модификаций лидеров лекарственных веществ, которые действительно соответствуют или нет геометрии области мишени.
В конкретном примере, если существует желание соответствовать правилам Липинского путем добавления или удаления Н-связанных доноров/акцепторов, знание, какие группы являются важными для связывания, может указать, какие из них не следует удалять, а знание, какие части молекулы являются несущественными, может указать, где могут быть сделаны присоединения без нарушения связывания.
Аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к библиотеке измерителей для измерения биохимической мишени. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения библиотека содержит большое количество молекул, сконструированных путем присоединения групп к относительно небольшому количеству каркасов. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения группы выбирают так, чтобы иметь настолько низкую молекулярную массу, насколько это возможно. Альтернативно или дополнительно, библиотеку разрабатывают для покрытия, желаемым способом, набора фармацевтически определенных геометрических подструктур. Возможно, геометрические подструктуры являются треугольниками с различными группами на вершинах. В одном примере диапазон размеров различных треугольников является равномерно покрытым.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения библиотеку выбирают для обеспечения одинаковых (перекрывающих) геометрических подструктур, основанных на некоторых каркасах и/или некоторых молекулах, например, каждую подструктуру предоставляют дважды или трижды. Необязательно, перекрывание разработано с учетом пространственных несоответствий и/или разных химических составов разных каркасов и/или измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используемые каркасы включают по меньшей мере два, по меньшей мере пять, по меньшей мере семь, по меньшей мере 10 или любое большее или среднее количество, такое как, по меньшей мере, все из следующих каркасов: моно- 4 010258 углерод; пиррол; пиразинохиназолин хинолина; изоиндолоиндол; изоиндолоиндол с присоединенной кислородной группой; индоло[2,3-Ь] хинолин; пирролизин; 2,2'-бипирролон; индолизин; тиофен; ΙΗпиррол; фуран; бензол; пиридин; пиримидин; пиразин; 6Н-тиено[2,3-Ь] пиррол; 1,6-дигидропирроло[2,3Ь]пиррол; 1Н-индол; тиено[2,3-б]пиримидин; 6,7-дигидропиразоло[1,5-а]пиримидин; хинолин; изохинолин; хиноксалин; 3,4-дигидробензо[е][1,4]диазепин-5-он; 3,8-дигидро-4Н-пирроло[2,3-е][1,4]диазепин-5он; 3,4-дигидротиено[2,3-е][1,4]диазепин-5-он; 3,6-дигидро-4Н-пирроло[3,2-е][1,4]диазепин-5-он; 5Н, 11Н-дибензо[Ь,1][1,5]диазоцин-6,12-дион; 1,4-дигидро-10Н-1,4,10-1,4,10-триазабензо[а]циклопента[е]циклооктен-5,11-дион; 4Н,10Н-1-тиа-4,10-диазабензо[а]циклопента[е]циклооктен-5,11-дион; дипирроло[1,2-с;2',1'-е]имидазол-5-он; 1,4,7,9-тетрагидро-1,4,6,9-тетраазадициклопента[а,е]циклооктен-5,10дион; 4,7,9-тригидро-1-тиа-4,6,9-триазадициклопента[а,е]циклопентен-5,10-дион; 2,4,9-тригидро1лямбда*4*,6-дитиа-4,9-диазадициклопента[а,е]циклооктен-5,10-дион; 6,9-дигидро-5Н-1-тиа5,8,9,триазациклопента[а]азулен-4-он; 3,10,дигидро-4Н-[1,4]диазепино[5,6-Ь]индол-5-он; 3,6-дигидро4Н-[1,4]диазепино[6,5-Ь]индол-5-он; 7,8-дигидро-1Н-1,7,10-триазациклогепта[е]инден-6-он; 8,9-дигидро3Н-3,6,9-триазациклогепта[е]инден-10-он; 7,8-дигидро-1Н-1,5,8-триазациклогепта[1]инден-9-он; 8,9дигидро-5,6,9,11-тетраазациклогепта[Ь]нафтален-10-он; 3,4-дигидро[1,4]диазепино[5,6-Ь]хинолин-5-он;
8.9- дигидро-4,8,11-триазациклогепта[а]нафтален-7-он; 11Н-10,11-диазабензо[Ь]флуорин; α-гидро- ксикислоты; α-аминокислоты; сополимерные гели; бицикло[2,2,2]октан; 2-метилен-2,3дигидробензо[1,4]диоксин; 6,7-дигидро-2Н-пиразино[1,2-а]пирамидин; 9Н-флуорен; 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан; 1-азабицикло [2,2,2]октан; пирридо[2,3-б]пиримидин; 5-метилен-1,5-дигидропиррол-2-он; бензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиримидин; 1,4-дигидробензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиримидин;
4.10- дигидро-1,4а,10-триазапенантрен-9-он; 1,5-дигидроимидазо[1,2-а]пиримидин-2-он; 1,2,3,5- тетрагидроимидазо[1,2-а]пиримидин; тиазоло [3,2-а]тиено[2,3-б] пиримидин-5-он; 1,9-дитиа-4а,10диазациклопента[Ь]флуорен-4-он; 5,6-дигидро-1-тиа-5,7,8,9а-тетраазациклопента[е]азулен-4-он; 6,10дигидро-5Н-1-тиа-5,7,10а-триазабензо[е]азулен-4-он; 4,5-дигидро-3-тиа-4,5а,10-триазациклопента[а]флуорин; 8Н-1-тиациклопента[а]инден; 3-тиа-4,5а,10-триазациклопента[а]флуорин; 6,7,9,11-тетрагидро-10тиа-6,9-диазаиндено[1,2-а] азулен-5,8-дион; 2,3,6,7,12а-гексагидропиразино[1',2':1,6]пиридо[3,4-Ь]индол-
1.4- дион; 5,10-дигидро-4Н-2,3а,10-триазациклопента[а]флуорин; 5Н-пиридо[4,3-Ь]индол; 11Н-индолизино[1,2-Ь]хинолин-9-он; 1,2-дигидро-2,4а,9,-триазаантрацен-3,10-дион; 6Н-изоиндоло[2,1-а]индол;
1.5- дигидробензо[Ь][1,4]диазепин-2-он; 5,10-дигидродибензо[Ь,е][1,4]диазепин-11-он; 5,11-дигидробензо[е]пиридо[3,2-Ь][1,4]диазепин-6-он; 4,9-дигидро-3-тиа-4,9-диазабензо[1]азулен-10-он; бензо[д]хиноксалин; пиразино[2,3-Ь]хиноксалин; пиридо[2,1-Ь]хиназолин-11-он; 1-тиа-4а,9-диазациклопента[Ь]нафтален-4-он; 2-метилен-4Н-бензо [1,4]тиазин-3-он.
В общем случае большее количество каркасов, облегчает нахождение правильных размеров измерителей, а также имеет дело с более широким диапазоном условий пространственного несоответствия и/или различных химических составов. С другой стороны, меньшее количество каркасов, способствует единообразию химического поведения и способов синтеза.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используемые группы включают по меньшей мере 2, по меньшей мере 4, по меньшей мере 6, или любое большее количество, например, все из ниже перечисленных групп: Ме, Е1, Рг, Рй, СО2Н, ОН, N4^. кетон, галоген, такой как С1 или Вг, другие кислоты, такие как 8О3Н, РО3Н2, и NН-С=NН(-NН2) (гуанидин).
В общем случае использование большего количества групп может предоставить более высокую точность при определении связывания, учитывая возможный размер библиотеки. Также можно упростить способы синтеза, используя меньше групп.
Аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к выбору библиотеки измерителей для использования в характеризующей мишени. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения оценивают диапазон размеров геометрии мишени, так же как типы связей мест связывания. Набор молекул, который охватывает диапазон возможных размеров и типы связи выбирают из более доступного набора молекул. Выбор может быть, например, электронным с выбранными молекулами, предназначенными для проведения синтеза в ответ на выбор, или выбор является физическим, с уже доступными измерительными молекулами. Необязательно, оценивание использует различную информацию, известную о мишенях. Альтернативно или дополнительно, оценивание производится с использованием первой библиотеки скрининга, которая является, например, более гибкой в сродстве своих типов связи и/или использует молекулы, которые являются более гибкими.
Необязательно измерители выбирают таким образом, чтобы библиотека могла иметь значимое количество повторений, например, чтобы охватить пространственные несоответствия и/или другие свойства молекул, которые могут препятствовать связыванию. Необязательно, библиотека включает по меньшей мере одну или возможно больше, чем одну многоточечную геометрию связывания, по меньшей мере, для некоторой физической геометрии, например, треугольников и пятиугольников.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения такая библиотека может быть использована сама по себе или как часть другой библиотеки для различных применений. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения такую охватывающую библиотеку
- 5 010258 используют для увеличения возможности связывания любого из измерителей в библиотеке с мишенью, желательно, значительного количества измерителей. Отмечено, что стандартная библиотека лидеров часто совсем не обеспечивает связывания. Необязательно результаты связывания используют для получения информации о мишени, особенно статистической информации. Необязательно статистическую информацию используют для предоставления структурной информации о мишени. Необязательно, структурная информация содержит химическую и/или геометрическую структуру значимой части мишени, например ее активной области. Следует отметить, что в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, даже если единичное связывание обнаруживается один раз, полезная информация о мишени является доступной, и используется любая библиотека, которая способствует гарантии такого связывания.
Аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к разработке и/или созданию библиотеки измерителей для использования в характеризующих молекулах-мишенях при помощи геометрических и /или физических измерений.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения конструирование библиотеки содержит:
(a) идентификацию молекул, которые могут быть подходящими в качестве измерителей;
(b) определение, обеспечивают ли идентифицированные молекулы требуемые измерители; и (c) подтверждение, что молекулы являются реальными, например, реально синтезируемыми и/или имеющими желаемое химическое поведение. Следует отметить, что такая последовательность является гибкой, например, как показано ниже.
В одном примере такой способ используют, если по меньшей мере часть библиотеки измерителей основана на существующих библиотеках. В некоторых библиотеках (с) уже выполняется при компоновке библиотеки. Кроме того, в одном из случаев, прежде чем выбрать молекулы, используют известные существующие результаты связывания некоторых молекул в качестве входных данных, вместо выбора измерителя и физического тестирования сродства связывания.
Альтернативно, в виде группы могут быть предоставлены измерители-кандидаты, например, если в библиотеку добавлен новый каркас. Затем возникает большое количество кандидатов как присоединения различных групп к каркасу. Однако в этом случае может быть выполнен противоположный этап - каркас может быть отклонен, поскольку он не добавляет любые (или достаточные) измерители, которые не перекрываются с существующими измерителями. Для некоторых частей охваченного пространства могут быть пригодны каркасы, которые создают небольшое количество измерителей.
В альтернативном способе методология химической разработки применима для разработки измерителей и/или каркасов, которые имеют желаемые свойства и/или геометрию, например для заполнения в недостающих частях измеряемого пространства.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения одно или несколько из нижеследующего рассматривается как желаемые свойства измерителей, однако, необходимо, чтобы измеритель не имел всех свойств или даже любого из следующих свойств, для того, чтобы быть пригодным в некоторых вариантах настоящего изобретения:
(a) Высокая жесткость. Это может позволить более точные измерения, однако, небольшая степень гибкости может быть подходящей, чтобы предоставить полное покрытие всего пространства. Жесткость означает, что длина и/или относительные углы связей существенно не изменяются.
(b) Низкая масса. Это может увеличить возможность связывания, даже если сродство является низким, и связываются только три точки на измерителе.
(c) Небольшой размер. Это может позволить более легко измерять мишени и более легко избегать пространственных несоответствий.
(6) Нетоксичность. Это может позволить использовать измерители в живых клетках. Однако из-за разной чувствительности разных клеток это часто не может быть гарантировано.
(е) Хорошее химическое поведение. Это означает, что измеритель является растворимым и связывается в условиях, которые не деформируют измеритель или деформируют на известную величину.
(1) Сильное связывание. Это означает в одном варианте осуществления настоящего изобретения, например, 1-100 микромоль, что полезно, например, при низкой растворимости или высокой токсичности.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения одно или несколько из нижеследующего рассматривается как желаемые свойства каркасов, однако необходимо, чтобы каркас не имел всех свойств или даже любого из следующих свойст, для того, чтобы быть пригодным для некоторых вариантов настоящего изобретения:
(a) Легкость введения групп (например, синтезированных измерителей) и получение чистых растворов конкретных измерителей.
(b) Предоставление широкого диапазона размеров.
(c) Наличие многих (например, >3, лучше >4, >5) точек присоединений. Поскольку каждый атом водорода в молекуле потенциально является точкой присоединения, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения пригодная точка присоединения является доступной для химической
- 6 010258 манипуляции.
(й) Какие (относительно редкие в других измерителях) возможности для химических составов и/или размеры измерителей добавлены в библиотеку путем включения каркаса.
(е) Допустимо введение различных сочетаний групп, поскольку не все сочетания будут работать со всеми каркасами.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения одно или несколько из нижеследующего рассматривается как желаемые свойства библиотеки измерителей:
(a) Охват области расстояний между связями.
(b) Химический охват. Предоставляют широкий диапазон групп в точках на противоположных концах связей.
(c) Охват подструктур. Для выбранной подструктуры, например, треугольника, все возможные конфигурации треугольников в мишени могут связываться по меньшей мере с одним измерителем в библиотеке.
(й) Компактность. Более маленькие библиотеки лучше. Для практических задач библиотека не может быть очень маленькой, однако, обычно нет необходимости в очень больших библиотеках.
(е) Разнообразие свойств измерителей в библиотеке для соответствия плотности покрытия измерителей, например, длины с менее жесткими связями для покрытия недостающих или пространственно отдаленных связей.
(1) Однородность покрытия. Могут быть обеспечены различные типы однородности, например, однородность в абсолютных размерах или однородность, откорректированная для химических зависимостей. Например, плотность расстояний для коротких длин связей должна быть больше, чем для длин длинных связей для обеспечения одинаковой нормализованной плотности для различных длин.
(д) Степень и тип перекрывания. Поскольку более сильное перекрывание обычно лучше для реконструкции и химической генерализации, это часто дается ценой размера библиотеки и стоимости. Тройное перекрывание (например, каждый треугольник обеспечен тремя измерителями) представляет собой пример компромисса.
Однако в общем случае желаемые свойства могут зависеть от мишени, окружающей среды и/или типа способа поиска, предназначенного для применения. Более конкретно, отмечено, что в некоторых случаях созданная библиотека является только частичной, например, охватывающей только часть пространства, подходящей только для части мишени, имеющей более низкое разрешение, имеющей меньшее (или отсутствие) перекрывание и/или имеющей недостаток для некоторых типов мишеней.
Широкий аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к молекулам, таким как измерители и каркасы, и способам их синтеза, которым можно найти применение для библиотек согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Таким образом, согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения предоставлен способ получения информации о химически активной области молекулы-мишени, включающий предоставление набора по существу жестких химических измерителей;
осуществление реакции указанной мишени со множеством измерителей указанного набора измерителей;
исследование связывания указанных измерителей с указанной мишенью для получения множества результатов исследований; и анализ указанных результатов исследований для получения информации об указанной химически активной области.
Необязательно указанные измерители позволяют вращение групп указанных измерителей. Альтернативно или дополнительно, указанные измерители конструируют, используя жесткий каркас.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения составляющие атомы указанных измерителей не перемещаются более чем на 1А, пока, по меньшей мере, к мишени не приложено 20 кКал/М.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения анализ содержит идентификацию множества пространственных и химически специфичных конфигураций связывания с указанной активной областью мишени. Необязательно указанная конфигурация содержит конфигурацию треугольников. Альтернативно или дополнительно, идентификация содержит идентификацию конфигурации, которая соответствует конфигурации связанного измерителя. Альтернативно или дополнительно, идентификация содержит идентификацию конфигурации, которая не соответствует конфигурации связанного измерителя.
Необязательно, идентификация содержит идентификацию при помощи статистического анализа указанных результатов исследования. Необязательно идентификация содержит идентификацию при помощи кластеризации.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения идентификация содержит предположение, что каждый измеритель обозначает единичную конфигурацию. Альтернативно или дополнительно, идентификация содержит предположение, что, по меньшей мере, некоторые измерители
- 7 010258 обозначают множество конфигураций. Альтернативно или дополнительно, идентификация содержит классификацию измерителей при помощи химических групп на вершинах указанных конфигураций.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит реконструкцию пространственной карты по меньшей мере части указанной химически активной области из по меньшей мере двух указанных результатов исследований, указанной части, включающей по меньшей мере четыре области химического связывания. Необязательно указанная часть включает по меньшей мере шесть областей химического связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит реконструкцию пространственной карты по меньшей мере части указанной химически активной области из по меньшей мере двух конфигураций, причем указанная часть включает по меньшей мере четыре химические точки связывания. Необязательно, указанная часть включает по меньшей мере шесть химических областей связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения реконструкция содержит: тест-реконструкцию множества пространственных карт из указанных конфигураций;
оценку указанных карт; и выбор пространственной карты на основании ее оценки.
Альтернативно или дополнительно, реконструкция содержит: тест-реконструкцию множества пространственных карт из указанных конфигураций; кластеризацию указанных карт согласно общим структурам; и выбор пространственной карты, основанной на относительном свойстве кластера, которому она принадлежит.
Необязательно указанное сравниваемое свойство содержит размер.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанная пространственная карта включает достаточно точек связывания для гарантии связывания лекарственного вещества в виде малой молекулы, имеющего химический профиль, соответствующий точкам связывания. Необязательно указанная пространственная карта включает по меньшей мере 6 точек связывания. Необязательно указанная пространственная карта включает по меньшей мере 8 точек связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанный набор измерителей содержит набор измерителей по меньшей мере с 10000 измерителями. Необязательно указанный набор измерителей содержит набор измерителей по меньшей мере с 50000 измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные измерители содержат группы, размещенные в пространственных конфигурациях, где указанные измерители выбирают для охвата виртуального пространства пространственных химических конфигураций.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения по существу каждая точка виртуального пространства, которая охватывается указанными измерителями, покрывается по меньшей мере двумя измерителями. Необязательно по существу каждая точка виртуального пространства, которое охвачено указанными измерителями, покрывается по меньшей мере тремя измерителями.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 0,5% указанных измерителей связывается с указанной мишенью. Необязательно, 1% указанных измерителей связывается с указанной мишенью. Необязательно, 3% указанных измерителей связывается с указанной мишенью.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 50% указанных измерителей определяют путем добавления групп к набору менее чем 100 каркасов. Необязательно, 50% указанных измерителей определяют путем добавления групп к набору менее чем 50 каркасов.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, указанный набор измерителей использует менее чем 15 различных химических групп для определения химического поведения указанных измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, указанный набор измерителей использует менее чем 10 различных химических групп для определения химического поведения указанных измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанное исследование является функциональным исследованием. Альтернативно или дополнительно, указанное исследование является исследованием связывания. Альтернативно или дополнительно, указанное исследование является клеточным исследованием. Альтернативно или дополнительно, указанное исследование является проточным исследованием.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанное функциональное исследование выполняют в присутствии природного субстрата указанной мишени.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанная мишень содержит белок, включающий биохимически активную область, адаптированную к связыванию с субстратом. Необязательно указанная химически активная область содержит область, включающую биохимически активную область. Альтернативно или дополнительно, указанная химически активная область содержит
- 8 010258 управляющую область указанного белка.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения анализ содержит анализ успешного связывания по меньшей мере 60 измерителей. Альтернативно или дополнительно, анализ содержит анализ успешного связывания по меньшей мере 10 измерителей. Альтернативно или дополнительно, анализ содержит анализ успешного связывания по меньшей мере 100 измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения идентификация содержит идентификацию по меньшей мере 40 разных конфигураций. Альтернативно или дополнительно, идентификация содержит идентификацию по меньшей мере 10 разных конфигураций. Альтернативно или дополнительно, идентификация содержит идентификацию по меньшей мере 100 разных конфигураций.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит сравнение указанной карты базы данных лидеров; и выбор лидера из указанной базы данных для дальнейшего применения, чувствительного к сходству или отсутствию сходства между указанным лидером и указанной картой.
Альтернативно или дополнительно, способ содержит сравнение указанной карты базы данных лидеров; и отклонение лидера из указанной базы данных от дальнейшего использования, чувствительного к сходству между указанным лидером и указанной картой.
Альтернативно или дополнительно, способ содержит конструирование лидера, имеющего сходство с указанной картой. Необязательно конструирование содержит конструирование, использующее указанные измерители или каркасы, используемые для определения указанных измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит сравнение указанных конфигураций с базой данных лидеров; и выбор лидера из указанной базы данных для дальнейшего использования, чувствительного к соответствию указанных конфигураций с указанным лидером.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит конструирование лидера на основании указанных конфигураций.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит выбор по меньшей мере одного из указанных измерителей в качестве лидера для поиска лекарственного вещества.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит сравнение связывания измерителей с подобной геометрией связывания для получения данных о пространственных несоответствиях; и анализ данных пространственных несоответствий для предоставления геометрической информации об указанной мишени.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предоставлен способ идентификации наличия множества пространственных химических конфигураций в мишени, включающий исследование мишени множеством измерителей, имеющих известные пространственные химические конфигурации на своих вершинах для обеспечения множества результатов исследований;
определение массива пространств, причем одно пространство для каждого набора химического поведения вершин каждой конфигурации;
указание указанных результатов согласно указанным пространствам для создания кластеров и идентификацию наличия конфигурации в указанной мишени из указанных кластеров. Необязательно указание содержит распространение указания, чувствительного к функции распространения. Необязательно указанная функция распространения является зависимой от оцененной энергии связывания измерителя с указанной мишенью.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предоставлен способ реконструкции пространственной формы конфигурации химического связывания мишени из набора подформ, каждая из которых обозначает часть указанной конфигурации связывания, включающий выбор основания из указанных подформ;
выбор по меньшей мере двух подформ, имеющих свойство, при котором они соответствуют друг другу, по меньшей мере, вдоль одной их стороны, и соответствуют указанному основанию вдоль другой их стороны;
накопление указанных подформ для указанного основания и повторение указанного выбора и указанного накопления до тех пор, пока все указанные подформы используют или не используют, таким образом, обеспечивая форму конфигурации связи указанной мишени. Необязательно способ вариационно содержит повторение указанного выбора, накопления и повторения с использованием разного порядка выбора подформ. Необязательно способ содержит повторение указанного выбора основания и указанного изменяющегося повторения выбора для множества разных типов выбора оснований. Необязательно способ содержит кластеризацию множества таких форм согласно формам, совместно используемым подкомпоненты. Необязательно способ содержит выбор формы подкомпонентов в качестве полученной в результате формы на основании указанной кластериза
- 9 010258 ции.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные подформы содержат треугольники. Альтернативно или дополнительно, указанные подформы определяют химическое поведение на своих вершинах, причем говорят, что две стороны соответствуют, если соответствует химическое поведение на их вершинах.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения две стороны указываются как соответствующие, если их длины подобны.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предоставлен способ выбора каркаса для использования при создании части библиотеки скрининга, включающий предоставление потенциальной каркасной молекулы, включающей набор возможных точек присоединения групп;
определение жесткости молекулы и отклонение указанной потенциальной каркасной молекулы, чувствительной к недостатку жесткости указанного каркаса. Необязательно указанный недостаток жесткости является абсолютным. Альтернативно, указанный недостаток жесткости является относительным к другим потенциальным каркасам.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит выбор каркаса на основании количества его колец.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит определение множества измерительных молекул, которые могут быть созданы путем добавления групп к указанной потенциальной каркасной молекуле;
определение существующей части библиотеки, пространственные химические конфигурации которой добавляют при помощи указанных молекул и выбор указанной потенциальной каркасной молекулы, если могут быть добавлены одна или несколько значимых пространственных химических конфигураций к указанной части библиотеки. Необязательно способ содержит выбор каркаса на основании количества конфигураций, добавленных указанным каркасом. Альтернативно или дополнительно, указанные значимые пространственные конфигурации являются конфигурациями ранее не предоставленными или не перекрывающимися.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предоставлен способ выбора измерительной молекулы для добавления к библиотеке скрининга, включающий предоставление набора химических молекул и по меньшей мере части библиотеки скрининга; выбор потенциальной измерительной молекулы из указанного набора химических молекул; определение жесткости указанной потенциальной измерительной молекулы и отклонение указанной потенциальной измерительной молекулы, чувствительной к недостатку жесткости указанной измерительной молекулы. Необязательно указанный недостаток жесткости является абсолютным. Альтернативно, указанный недостаток жесткости является относительным к другим потенциальным каркасам.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ включает определение охвата, в пространстве химических конфигураций, указанной части библиотеки скрининга;
определение по меньшей мере одной пространственной химической конфигурации указанной потенциальной молекулы; и выбор указанной потенциальной измерительной молекулы, если она добавляет по меньшей мере одну значимую пространственную химическую конфигурацию к указанной библиотеке скрининга.
Необязательно предоставление набора молекул содержит создание указанных молекул с использованием одного каркаса, к которому селективно присоединяют группы. Альтернативно или дополнительно, предоставление набора молекул содержит предоставление химической библиотеки.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанный измеритель выбирают, если он добавляет по меньшей мере одну пространственную химическую конфигурацию, заранее не предоставленную или перекрывающую предоставленную конфигурацию.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрен способ создания по меньшей мере части библиотеки скрининга, включающий выбор каркасной молекулы, к которой могут быть добавлены группы;
определение множества потенциальных измерителей, которые могут быть созданы путем присоединения групп к указанному каркасу; и выбор поднабора указанных измерителей, которые существенно не перекрываются в химических конфигурациях. Необязательно способ содержит отклонение потенциальных измерителей, которые добавляют более шести пространственных химических конфигураций.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрен способ сокращения библиотеки скрининга, включающий для каждой молекулы по меньшей мере в части указанной библиотеки определение по существу всех пространственных химических конфигураций некоторого числа точек связывания, предоставляемых молекулой; и
- 10 010258 удаление множества молекул, которые добавляют избыточные пространственные химические конфигурации. Необязательно указанное определенное число представляет собой три.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрен способ сокращения библиотеки скрининга, включающий для каждой молекулы по меньшей мере в части указанной библиотеки вычисление вероятности связывания указанных молекул с энергетической точки зрения и удаление, по меньшей мере, некоторых молекул, вероятность связывания которых ниже порогового значения. Необязательно указанную вероятность связывания вычисляют с использованием формулы, которая находится в обратной зависимости от гибкости молекулы. Альтернативно или дополнительно, указанную вероятность связывания оценивают, по меньшей мере, на основании растворимости молекулы.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрен способ разработки библиотеки скрининга для задачи проектируемой молекулы-мишени, включающий определение желаемого диапазона расстояний между точками связывания, предназначенными для непосредственной идентификации при помощи указанной библиотеки;
определение желаемого перекрывания между единицами измерения, предоставляемыми измерительными молекулами указанной библиотеки;
определение набора желаемых типов связей таким образом, чтобы они отличались друг от друга; и создание множества измерителей, причем указанные измерители, каждый определяет множество типов связывания и расстояния между ними, так что указанные измерители покрывают пространство пространственных химических конфигураций, которое включает указанные расстояния и указанные типы связывания с указанным желаемым перекрыванием. Необязательно создание множества групп содержит создание путем присоединения групп к каркасам. Альтернативно или дополнительно, указанные измерители покрывают пространство пространственных химических конфигураций треугольников точек связывания. Альтернативно или дополнительно, указанная задача проектируемой молекулы-мишени содержит белки.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанное число перекрываний представляет собой по меньшей мере два. Альтернативно, указанное число перекрываний представляет собой по меньшей мере четыре. Альтернативно, указанное число перекрываний представляет собой по меньшей мере шесть.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные измерители являются по существу жесткими. Альтернативно или дополнительно, указанное покрытие учитывает естественную гибкость связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения создание содержит создание по существу одинаковых конфигураций при помощи разных измерителей, таким образом, обеспечивая по меньшей мере часть указанного перекрывания. Необязательно создание содержит предоставление коэффициента повторения по меньшей мере два.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения создание содержит создание по существу разных конфигураций при помощи разных измерителей, разные конфигурации которых перекрываются вследствие степени их гибкости, таким образом, обеспечивая по меньшей мере часть указанного перекрывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит создание набора лидеров лекарственных веществ для указанной мишени на основании указанной информации. Необязательно способ содержит удаление известных лидеров лекарственных веществ для указанной мишени из указанного набора.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрен набор лидеров, созданных при помощи одного из способов, описанных выше.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрен лидер лекарственного вещества, включающий множество жестких каркасных секций молекулы;
по меньшей мере одно соединение, взаимодействующее с указанными каркасными секциями молекулы; и множество групп, присоединенных к указанным каркасам.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрена библиотека скрининга, содержащая по меньшей мере 10000 молекул, созданных путем присоединения групп к набору менее чем из 50 каркасных молекул. Необязательно, менее чем 20 каркасных молекул используют для создания указанных по меньшей мере 10000 молекул. Альтернативно или дополнительно, указанные каркасы включают по меньшей мере одну из следующих каркасных молекул: тиофен; 1Н-пиррол; фуран; бензол; пиридин; пиримидин; пиразин; 6Н-тиено[2,3-Ь]пиррол; 1,6-дигидропирроло[2,3-Ь]пиррол; 1Н-индол; тиено[2,36]пиримидин; 6,7-дигидропиразоло[1,5-а]пиримидин; хинолин; изохинолин; хиноксалин; 3,4дигидробензо[е][1,4]диазепин-5-он; 3,8-дигидро-4Н-пирроло[2,3-е][1,4]диазепин-5-он; 3,4-дигидро- 11 010258 тиено[2,3-е][1,4]диазепин-5-он; 3,6-дигидро-4Н-пирроло[3,2-е][1,4]диазепин-5-он; 5Н,11Ндибензо[Ь,1][1,5]диазоцин-6,12-дион; 1,4-дигидро-10Н-1,4,10-1,4,10-триазабензо[а]циклопента[е]циклооктен-5,11 -дион; 4Н,10Н-1 -тиа-4,10-диазабензо [а]циклопента[е]циклооктен-5,11-дион; дипирроло [1,2с;2',1'-е]имидазол-5-он; 1,4,7,9-тетрагидро-1,4,6,9-тетраазадициклопента[а,е]циклооктен-5,10-дион; 4,7,9тригидро-1-тиа-4,6,9-триазадициклопента[а,е]циклопентен-5,10-дион; 2,4,9-тригидро-1лямбда*4*,6-дитиа-4,9-диазадициклопента[а,е]циклооктен-5,10-дион; 6,9-дигидро-5Н-1-тиа-5,8,9-триазациклопента[а]азулен-4-он; 3,10-дигидро-4Н-[1,4]диазепино[5,6-Ь]индол-5-он; 3,6-дигидро-4Н-[1,4]диазепино[6,5Ь]индол-5-он; 7,8-дигидро-1Н-1,7,10-триазациклогепта[е]инден-6-он; 8,9-дигидро-3Н-3,6,9триазациклогепта[е]инден-10-он; 7,8-дигидро-1Н-1,5,8-триазациклогепта[1]инден-9-он; 8,9-дигидро-
5.6.9.11- тетраазациклогепта[Ь]нафтален-10-он; 3,4-дигидро[1,4]диазепино[5,6-Ь]хинолин-5-он; 8,9- дигидро-4,8,11-триазациклогепта[а]нафтален-7-он; 11Н-10,11-диазабензо[Ь]флуорин; α-гидроксикислоты; α-аминокислоты; сополимерные гели; бицикло[2,2,2]октан; 2-метилен-2,3-дигидробензо[1,4]диоксин; 6,7-дигидро-2Н-пиразино[1,2-а]пирамидин; 9Н-флуорен; 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан; 1-азабицикло[2,2,2]октан; пирридо[2,3-й]пиримидин; 5-метилен-1,5-дигидропиррол-2он; бензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиримидин; 1,4-дигидробензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиримидин; 4,10-дигидро1,4а,10-триазапенантрен-9-он; 1,5-дигидроимидазо[1,2-а]пиримидин-2-он; 1,2,3,5-тетрагидроимидазо[1,2-
a] пиримидин; тиазоло[3,2-а]тиено[2,3-й]пиримидин-5-он; 1,9-дитиа-4а,10-диазациклопента[Ь]флуорен-4- он; 5,6-дигидро-1-тиа-5,7,8,9а-тетраазациклопента[е]азулен-4-он; 6,10-дигидро-5Н-1-тиа-5,7,10атриазабензо[е]азулен-4-он; 4,5-дигидро-3-тиа-4,5а,10-триазациклопента[а]флуорин; 8Н-1-тиациклопента[а]инден; 3-тиа-4,5а,10-триазациклопента[а]флуорин; 6,7,9,11-тетрагидро-10-тиа-6,9-диазаиндено[1,2-а]азулен-5,8-дион; 2,3,6,7,12а-гексагидропиразино[1',2':1,6]пиридо[3,4-Ь]индол-1,4-дион; 5,10дигидро-4Н-2,3а,10-триазациклопента[а]флуорин; 5Н-пиридо[4,3-Ь] индол; 11Н-индолизино[1,2-Ь]хинолин-9-он; 1,2-дигидро-2,4а,9,-триазаантрацен-3,10-дион; 6Н-изоиндоло[2,1-а]индол; 1,5-дигидробензо[Ь][1,4]диазепин-2-он; 5,10-дигидродибензо[Ь,е][1,4]диазепин-11-он; 5,11-дигидробензо[е]пиридо[3,2-Ь][1,4]диазепин-6-он; 4,9-дигидро-3-тиа-4,9-диазабензо[1]азулен-10-он; бензо[д]хиноксалин; пиразино[2,3-Ь]хиноксалин; пиридо[2,1-Ь]хиназолин-11-он; 1-тиа-4а,9-диазациклопента[Ь]нафтален-4-он; 2-метилен-4Н-бензо [1,4]тиазин-3 -он.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 4 указанных каркаса имеют ровно одно кольцо. Альтернативно или дополнительно по меньшей мере 4 указанных каркаса имеют ровно два кольца. Альтернативно или дополнительно по меньшей мере 4 указанных каркаса имеют ровно три кольца. Альтернативно или дополнительно по меньшей мере 4 указанных каркаса имеют ровно четыре кольца. Альтернативно или дополнительно, указанная библиотека включает по меньшей мере 50000 таким образом созданных молекул. Альтернативно или дополнительно, указанная библиотека включает по меньшей мере 100000 таким образом созданных молекул.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные каркасы включают по меньшей мере три указанные следующие каркасные молекулы. Альтернативно или дополнительно, указанные каркасы включают по меньшей мере десять указанных следующих ниже каркасных молекул.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные созданные молекулы по существу являются жесткими. Альтернативно или дополнительно, указанные молекулы охватывают пространство конфигураций пространственных геометрических паттернов типов точек связывания, включающих по меньшей мере 25% паттернов, которые существуют в белковых мишенях. Необязательно указанные молекулы охватывают по меньшей мере 50% паттернов.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные молекулы охватывают пространство, определяющее по меньшей мере 4 отличных химических типа точек связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные молекулы охватывают пространство, определяющее по меньшей мере 5 отличных химических типа точек связывания.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предоставлена библиотека скрининга, содержащая по меньшей мере 100 измерительных молекул, созданных присоединением групп к по меньшей мере одному из следующих каркасов: тиофен; 1Н-пиррол; фуран; бензол; пиридин; пиримидин; пиразин; 6Н-тиено[2,3-Ь]пиррол; 1,6-дигидропирроло[2,3-Ь]пиррол; 1Н-индол; тиено[2,3-й]пиримидин; 6,7дигидропиразоло[1,5-а]пиримидин; хинолин; изохинолин; хиноксалин; 3,4-дигидробензо[е][1,4]диазепин-5-он; 3,8-дигидро-4Н-пирроло[2,3-е][1,4]диазепин-5-он; 3,4-дигидротиено[2,3е][1,4]диазепин-5-он; 3,6-дигидро-4Н-пирроло[3,2-е][1,4]диазепин-5-он; 5Н,11Н-дибензо[Ь,1][1,5]диазоцин-6,12-дион; 1,4-дигидро-10Н-1,4,10-1,4,10-триазабензо[а]циклопента[е]циклооктен-
5.11- дион; 4Н,10Н-1-тиа-4,10-диазабензо[а]циклопента[е]циклооктен-5,11-дион; дипирроло[1,2-с;2',1'-
е]имидазол-5-он; 1,4,7,9-тетрагидро-1,4,6,9-тетраазадициклопента[а,е]циклооктен-5,10-дион; 4,7,9тригидро-1-тиа-4,6,9-триазадициклопента[а,е]циклопентен-5,10-дион; 2,4,9-тригидро-1лямбда*4*,6дитиа-4,9-диазадициклопента[а,е]циклооктен-5,10-дион; 6,9-дигидро-5Н-1-тиа-5,8,9-триазациклопента[а]азулен-4-он; 3,10-дигидро-4Н-[1,4]диазепино[5,6-Ь]индол-5-он; 3,6-дигидро-4Н-[1,4]диазепино[6,5-
b] индол-5-он; 7,8-дигидро-1Н-1,7,10-триазациклогепта[е]инден-6-он; 8,9-дигидро-3Н-3,6,9-триаза- 12 010258 циклогепта[е]инден-10-он; 7,8-дигидро-1Н-1,5,8-триазациклогепта[1]инден-9-он; 8,9-дигидро-5,6,9,11тетраазациклогепта[Ь]нафтален-10-он; 3,4-дигидро[1,4]диазепино[5,6-Ь]хинолин-5-он; 8,9-дигидро-
4,8,11-триазациклогепта[а]нафтален-7-он; 11Н-10,11-диазабензо[Ь]флуорин; α-гидроксикислоты; α- аминокислоты; сополимерные гели; бицикло [2,2,2]октан; 2-метилен-2,3-дигидробензо [1,4] диоксин; 6,7дигидро-2Н-пиразино[1,2-а]пирамидин; 9Н-флуорен; 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан; 1-азабицикло[2,2,2]октан; пиридо[2,3-4]пиримидин; 5-метилен-1,5-дигидропиррол-2-он; бензо[4,5]имидазо[1,2а]пиримидин; 1,4-дигидробензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиримидин; 4,10-дигидро-1,4а,10-триазапенантрен-9он; 1,5-дигидроимидазо[1,2-а]пиримидин-2-он; 1,2,3,5-тетрагидроимидазо[1,2-а]пиримидин; тиазоло[3,2-
a] тиено[2,3-4]пиримидин-5-он; 1,9-дитиа-4а,10-диазациклопента[Ь]флуорен-4-он; 5,6-дигидро-1-тиа5,7,8,9а-тетраазациклопента[е]азулен-4-он; 6,10-дигидро-5Н-1-тиа-5,7,10а-триазабензо[е]азулен-4-он;
4,5-дигидро-3-тиа-4,5а,10-триазациклопента[а]флуорин; 8Н-1-тиациклопента[а]инден; 3-тиа-4,5а,10триазациклопента[а]флуорин; 6,7,9,11-тетрагидро-10-тиа-6,9-диазаиндено[1,2-а]азулен-5,8-дион;
2,3,6,7,12а-гексагидропиразино[1',2':1,6]пиридо[3,4-Ь]индол-1,4-дион; 5,10-дигидро-4Н-2,3а,10-триазациклопента[а]флуорин; 5Н-пиридо[4,3-Ь]индол; 11Н-индолизино[1,2-Ь]хинолин-9-он; 1,2-дигидро2,4а,9,-триазаантрацен-3,10-дион; 6Н-изоиндоло[2,1-а]индол; 1,5-дигидробензо[Ь][1,4]диазепин-2-он;
5,10-дигидродибензо[Ь,е][1,4]диазепин-11-он; 5,11-дигидробензо[е]пиридо[3,2-Ь][1,4]диазепин-6-он; 4,9дигидро-3-тиа-4,9-диазабензо[1]азулен-10-он; бензо[д]хиноксалин; пиразино[2,3-Ь]хиноксалин; пиридо[2,1-Ь]хиназолин-11-он; 1-тиа-4а,9-диазациклопента[Ь]нафтален-4-он; 2-метилен-4Н-бензо[1,4]тиазин3-он.
Необязательно указанные молекулы создают с использованием по меньшей мере одного из следующих каркасов: тиофен; 1Н-пиррол; фуран; бензол; пиридин; пиримидин; пиразин; 6Н-тиено[2,3-
b] пиррол; 1,6-дигидропирроло[2,3-Ь]пиррол; 1Н-индол; тиено[2,3-4]пиримидин; 6,7-дигидропиразоло[1,5-а]пиримидин; хинолин; изохинолин; хиноксалин; 3,4-дигидробензо[е][1,4]диазепин-5-он; 3,8-дигидро-4Н-пирроло [2,3-е][1,4] диазепин-5-он; 3,4-дигидротиено [2,3-е][1,4] диазепин-5-он; 3,6дигидро-4Н-пирроло[3,2-е][1,4]диазепин-5-он; 5Н,11Н-дибензо[Ь,1][1,5]диазоцин-6,12-дион; 1,4-дигидро10Н-1,4,10-1,4,10-триазабензо[а]циклопента[е]циклооктен-5,11-дион; 4Н,10Н-1-тиа-4,10-диазабензо[а] циклопента [е] циклооктен-5,11-дион; дипирроло[1,2-е;2',1'-е]имидазол-5-он.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные по меньшей мере 100 молекул содержат по меньшей мере 300 молекул. Альтернативно или дополнительно, указанные по меньшей мере 100 молекул указанной библиотеки созданы с использованием единственной указанной каркасной молекулы.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предоставлена библиотека скрининга, содержащая набор по меньшей мере 10000 по существу жестких молекул. Необязательно указанный набор содержит по меньшей мере 50000 по существу жестких молекул. Альтернативно или дополнительно, указанный набор содержит по меньшей мере 100000 по существу жестких молекул.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанный набор выбирают таким образом, чтобы в общем случае иметь ожидаемое соотношение связывания по меньшей мере 0,1% библиотеки для белковых мишеней. Необязательно указанное ожидаемое соотношение связывания составляет по меньшей мере 0,5%.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанный набор разрабатывают для предоставления молекул с равномерной вероятностью попаданий для генерализованной мишени в соотношении 1:100 для всего набора. Необязательно указанное соотношение составляет 1:10.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, указанный набор охватывает пространство пространственных химических конфигураций, причем каждая такая конфигурация определяет некоторое множество точек связывания, имеющее расстояния между ними, причем набор покрывает по существу все возможные конфигурации в пространстве в данном диапазоне расстояний.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрена библиотека скрининга, содержащая множество по меньшей мере 5000 измерительных молекул, причем каждая из таких молекул определяет по меньшей мере одну пространственную конфигурацию точек типов связывания, в которой по существу каждая точка в пространстве таких конфигураций покрывается при помощи по меньшей мере двух различных измерительных молекул. Необязательно каждая точка покрывается по меньшей мере двумя по существу идентичными пространственными конфигурациями. Альтернативно или дополнительно, каждая точка покрывается по меньшей мере двумя по существу разными пространственными конфигурациями. Альтернативно или дополнительно, указанное пространство является пространством треугольников, определенных типом связывания на вершинах и расстояниями между вершинами. Необязательно указанное пространство включает расстояния: между 4 и 8А (ангстрем=10-10 м). Альтернативно или дополнительно, указанное пространство включает расстояния от 2А до 10А. Альтернативно или дополнительно, указанное пространство включает по меньшей мере 5 различных типов связывания. Необязательно указанное пространство включает по меньшей мере 7 различных типов связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанное пространство
- 13 010258 включает направленные во все стороны типы связывания. Альтернативно или дополнительно, указанное пространство включает направленные типы связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения по существу указанная каждая точка в указанном пространстве покрывается, по меньшей мере, тремя измерителями.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения по существу все измерители включают множество конфигураций указанного пространства.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрен способ получения информации о поведении связывания молекулы-мишени, включающий предоставление набора по существу жестких химических измерителей, причем предполагается, что значимое количество указанных измерителей связывается с указанной мишенью;
осуществление реакции указанной мишени с множеством измерителей указанного набора измерителей и физический анализ структуры указанной мишени, связанной с измерителем. Необязательно физический анализ содержит анализ с использованием ЯМР. Альтернативно или дополнительно, физический анализ содержит анализ с использованием рентгеновской кристаллографии. Альтернативно или дополнительно, физический анализ содержит анализ с использованием связывания с набором измерителей. Альтернативно или дополнительно, способ в сущности содержит наложение множества структур, полученных при помощи указанного физического анализа.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также предусмотрен способ конструирования лидера, включающий предоставление набора по существу жестких химических измерителей;
осуществление реакции указанной мишени с множеством измерителей указанного набора измерителей; и исследование связывания указанных измерителей с указанной мишенью для получения множества результатов исследований; и конструирование лидера на основании указанных результатов исследований. Необязательно конструирование лидера содержит соединение вместе найденного множества измерителей, для которых в указанном исследовании было установлено, что они связываются. Альтернативно или дополнительно, конструирование лидера содержит модификацию существующих молекул, чтобы иметь группы, которые соответствуют найденным местам связывания при помощи указанного исследования.
Краткое описание чертежей
Не ограничивающие варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на следующее описание иллюстративных вариантов осуществления совместно с чертежами. Чертежи, как правило, не отражают масштаб, и любые измерения предназначены только для иллюстративных целей, а не для ограничения. На чертежах идентичные структуры, элементы или части, которые показаны более чем на одном чертеже, предпочтительно обозначены одинаковой или подобной ссылочной позицией на всех чертежах, на которых они показаны, на которых фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму белковой мишени, включающей множество точек связывания;
фиг. 2 - блок-схему способа поиска лекарственного вещества согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 - блок-схему способа измерения мишени согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4А схематически показывает иллюстративный измеритель согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4В показан измеритель фиг. 4А, взаимодействующий с белковой мишенью фиг. 1;
фиг. 5 - блок-схема способа определения, какие треугольники действительно связываются с мишенью ссгласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6А - блок-схема способа определения пространственной компоновки для мест связывания по результатам способа фиг. 5 согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6В - блок-схема альтернативного способа определения пространственной компоновки для мест связывания из результатов способа фиг. 5 согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подобное описание иллюстративных вариантов осуществления
1. Обзор
2. Иллюстративный способ поиска лекарственного вещества
3. Подробности способа
3.1 Измерение мишени
4. Иллюстративные исследования
4.1 Функциональные исследования
4.2 Исследования связывания
- 14 010258
5. Измерители, общее представление
5.1 Иллюстративный измеритель
5.2 Количество групп в единице измерения
5.3 Количество групп в измерителе
5.4 Типы групп
5.5 Перекрывание единиц измерения в наборе
6. Реконструкция
6.1 Выделение треугольника
6.2 Реконструкция компоновки конфигурации
6.3 Варианты реконструкции
6.4 Альтернативные способы реконструкции
7. Анализ
7.1 Обзор
7.2 Верификация реконструкции
7.3 Сила связывания
7.4 Взаимодействия внутри связей
7.5 Геометрический анализ
7.6 Определение пространственных несоответствий
7.7 Идентификация управляющих областей
7.8 Другие виды анализа карт
8. Применение в способах поиска лекарственных веществ
8.1 Обзор
8.2 Создание лекарственного вещества
8.3 Создание лидера
8.4 Описание лидера
8.5 Поиск лидера
8.6 Отклонение лидера
8.7 Целевое картирование
8.8 Проверка пригодности мишени
8.9 Секционирование мишени
8.10 Анализ и усовершенствование лекарственного вещества и лидера
8.11 Выбор лекарственного вещества
8.12 Усовершенствование лекарственного вещества
8.13 Неудачный анализ и повторная разработка лекарственного вещества
8.14 Дополнительный анализ, имеющий отношение к поиску лекарственного вещества
8.15 Направленный способ поиска лекарственного вещества
8.16 Создание удобной модели
9. Иллюстративные приложения поиска
9.1 Обзор
9.2 Разработка лекарственного вещества, основанная на скрининге
9.3 Альтернативная разработка лекарственного вещества, основанная на скрининге
9.4 Разработка лекарственного вещества на основании структуры
9.5 Модульная сборка лигандов
10. Иллюстративные применения, не связанные с поиском
11. Использование известной информации
12. Итерационное измерение
Измерители, физические свойства
13.1 Обзор
13.2 Каркас
13.3 Объемная геометрия измерителей
13.4 Гибкость
13.5 Длины измерителей
13.6 Стабильность в окружающей среде
13.7 Однозначность измерителей и перекрывание сторон и треугольников
13.8 Масса и размер измерителей
14. Конкретная и общая разработка набора измерителей
14.1 Пример размера библиотеки охвата
14.2 Выбор поднабора измерителей
14.3 Разработка библиотеки измерителей
14.4 Способ построения библиотек
14.5 Способ выбора каркаса
- 15 010258
14.6 Способ выбора измерителя
14.7 Синтез измерителя
14.8 Разработка смешанной библиотеки
14.9 Обеспечение надежности библиотеки
14.10 Человеческий фактор во время разработки библиотеки
15. Эксперименты и примеры
15.1 Эксперимент 1
15.2 Эксперимент 2
16. Книга синтеза
16.1 Каркас 6-членного кольца бензолов, пиримидинов
16.2 6,6,5,6-циклический каркас индоло[2,3-и]хинолина
16.3 6,5,5,6-тетрациклические каркасы изоиндолоиндолов и изоиндолоиндолонов 16.3.1 Изоиндолоиндолоны
16.4 Одноатомный каркас
16.5 6,7-бициклический каркас бензодиазепинов
16.6 6,6,6-трициклический каркас пиразинохинозалинона
16.7 Каркас 5-членного кольца пиррола
16.8 Тиофены и родственные каркасы
16.8.1 5,5-бициклические каркасы
16.8.2 5,6-бициклические каркасы
16.8.3 5,8,5 и 5,8,6-трициклические и 5,5,8,6 и 5,5,8,5-тетрациклические каркасы
16.8.4 5,7-бициклический каркас
16.8.5 5,6,5,6-тетрациклические и 5,6,5-трициклические каркасы
16.8.6 5-6-5-6-тетрациклический каркас
16.8.7 5-6-5-трициклический каркас
1. Обзор
Высокая специфичность многих биологических молекул, таких как ферменты, обусловлена присутствием, например, в таких молекулах, конкретно пространственно расположенных мест связывания. Предполагается, что молекула субстрата для успешного взаимодействия с ферментом, должна соответствовать (по меньшей мере, части) конкретного пространственного расположения. В фармацевтической промышленности такая специфичность может быть использована путем поиска малых молекул, которые имитируют форму или химическое сродство молекулы субстрата. В обычных способах поиска лекарственного вещества такие малые молекулы находят путем испытаний миллионов малых молекул, и после нахождения молекулы, которая проявляет некоторое сродство, проводят ее тонкую химическую настройку до тех пор, пока не будет найдено лучшее связывание. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения конкретное пространственное расположение картируют и такую карту используют для облегчения процесса поиска лекарственного вещества и, конечно, поиска новых пригодных лекарственных веществ в виде малых молекул. Следует отметить, что в общем случае пространственная геометрия мест связывания является трехмерной.
Далее в описании молекулу называют мишенью, а пространственное расположение называют областью мишени или фармакофором. Однако как будет очевидно, способ картирования согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения и/или его производные имеют применение помимо поиска лекарственного вещества, например, при разработке гербицидов и целевых антител. Таким образом, используемые термины применяются для удобства, а не для ограничения желаемой области действия, если не указано иное.
Фиг. 1 является схематической диаграммой белковой мишени 100, включающей множество мест связывания 102 (и 108). Как показано, места связывания 102 расположены в области мишени 104, которая разработана для связывания с субстратом белка. В некоторых белках интересующая область мишени является управляющей областью белка 106 (с местами связывания 108), которая при связывании изменяет поведение белка (например, изменение конфигурации принимающей области субстрата белка). Возможно, множество нефункциональных мест связывания 110 находят на внешней стороне белка.
Хотя нижеследующее описание сконцентрировано на нахождении малых молекул для воздействия на ферментативные белки, мишень 100 может быть любой биомолекулой, на биологическую активность которой можно повлиять желаемым образом при помощи связывания молекулы с ней. Например, мишень 100 может быть одной или несколькими ДНК, РНК, белками передачи сигналов, такими как гормоны, структурные гормоны, факторы роста, другими белками, антителами, клеточными рецепторами, каналами ионов, цитокинами, комплексами, мембранами, токсинами (биологическими и синтетическими), лекарственными веществами в виде малых и больших молекул и углеводородами. Также предусмотрено небиологическое применение, например, для исследования ферментов, используемых в качестве моющих средств и промышленного использования. Дополнительно, искомые молекулы не должны быть малыми молекулами для некоторых применений, например, это может быть пептид, белок, антитело или комплекс металла.
- 16 010258
Согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения картирование области мишени 104 (или 106) обеспечивают созданием множества измерений геометрического и/или химического сродства области мишени и последующей корреляцией измерений для обеспечения трехмерной модели области мишени 104. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерения производят с использованием набора определенных измерительных молекул. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерители выбирают для некоторой связи геометрического и/или химического сродства с необязательно небольшим диапазоном гибкости. В наборе измерителей большой диапазон геометрии, размеров и/или сродства необязательно предоставлен с использованием большого количества определенных измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каждая измерительная молекула создает множество измерений одновременно и существует перекрывание между измерениями, созданное при помощи разных измерительных молекул. Необязательно предоставлен этап обработки, в котором устанавливают взаимосвязь сложного измерения с измерителями для получения указания отдельных измерений, которые затем используют для реконструкции трехмерной карты. Дополнительная побочная информация необязательно используется для обработки и/или для анализа и/или для использования результатов обработки. Различные примеры такой вторичной информации описаны ниже.
2. Иллюстративный способ поиска лекарственного вещества
Фиг. 2 представляет собой блок-схему способа поиска лекарственного вещества 200 согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. На шаге 202 предоставляют мишень 100, для которой должно быть разработано лекарственное вещество. Необязательно на шаге 204 выбирают поднабор измерителей для измерения мишени 100. Альтернативно, используют один набор измерителей для всех мишеней.
На шаге 206 используют измерители для измерения пространственной компоновки мест взаимодействия 102 и/или 108.
На шаге 208 модель по меньшей мере части активных и/или управляющих областей мишени 100 реконструируют из измерений. На шаге 210 и 212 определяют одну или несколько молекул, которые соответствуют измерениям. На шаге 214 соответствующие молекулы дополнительно обрабатывают для предоставления лекарственного вещества.
Дополнительные подробности этого способа описаны ниже. Альтернативные способы также описаны ниже.
3. Подробности способа
3.1 Измерение мишени
Фиг. 3 представляет собой блок-схему способа измерения мишени 300 согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. На шаге 302 некоторое количество мишени 100 и один или несколько измерителей объединяют в контейнер, и возможно оставляют для инкубации (304) с тем, чтобы измерители могли связаться с местами взаимодействия на мишени 100. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения также инкубируют мишень с субстратом или другой молекулой. Такая инкубация может быть предоставлена по разным причинам, например, для усовершенствования конформационного изменения мишени для облегчения при растворении, для поддержания мишени в активном состоянии и/или части функционального анализа. Мишень может быть в относительно чистом состоянии, например, очищенный сегмент репликатированной ДНК. Альтернативно, мишень может быть предоставлена в более естественной окружающей среде, например, в живой клетке или связанная с молекулами (например, эффекты взаимодействия которых могут быть неизвестны). Необязательно множество перекрывающихся измерителей (т. е. перекрывание в них является возможным для измерения одинаковой или подобной пространственной геометрии) инкубируют вместе в одном и том же исследовании.
На шаге 306 необязательно определяют степень связывания измерителя с мишенью 100. Используемый способ может зависеть от используемого типа исследования, различные примеры которого предоставлены ниже. Альтернативно или дополнительно, на шаге 308 определяют влияние на функцию мишени 100, различные примеры предоставлены ниже.
Следует отметить, что исследования, подходящие для поиска связывания тестируемой молекулы с молекулой-мишенью, хорошо известны для поиска лекарственного вещества и многие являются подходящими для настоящего изобретения, возможно без изменений.
Процесс исследования затем может быть повторен с другим измерителем и/или в других условиях (310), таких как растворитель, температура и рН. Могут быть использованы различные условия, например, для определения силы связывания и/или для компенсации не имеющихся в наличии измерителей, например, путем стимуляции конформационных изменений на мишени 100. Повторение может зависеть от предварительных измерений и/или ошибок измерения.
В иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения исследования проводят в 1100 микромолярной концентрации измерителя. Однако могут быть использованы другие концентрации. Концентрация может зависеть, например, от растворимости измерителя и/или различных токсинов или других эффектов, связанных с измерителем. Во многих случаях используемые концентрации будут зависеть от чувствительности исследования.
- 17 010258
Чистота мишени может быть важна или может быть не важна, например, в зависимости от сродства измерителя при наличии примесей и/или чувствительности исследований к примесям.
4. Иллюстративные исследования
4.1 Функциональные исследования
Многие типы способов функциональных исследований известны специалистам в данной области техники. В общем случае обработанную мишень предоставляют с ее природным субстратом (для белков) и измерение ферментативной активности используют для определения функционального эффекта измерителя относительно базовой линии или управляемой части вещества. Устройства автоматизированных параллельных исследований, такие как произведенные Тесап (8\\'Цхег1апб). 2утагк (США) или СуЬю (ΌΕ) могут выполнять многофункциональные исследования параллельно, например, для разных измерителей и/или для лучшей статистики на одном соответствии измеритель-мишень.
Функциональные исследования могут быть проведены на различных уровнях, например, на молекулярном или клеточном уровне организма. В общем случае известные функциональные исследования могут быть использованы для исследования функциональности измерителя.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измеритель действует подобно лиганду мишени и конкурирует или воздействует каким-либо иным способом на функциональность мишени. Такие эффекты могут быть разных типов, например, измеритель может связываться в месте предполагаемого связывания нормального субстрата, но, кроме того, блокировать субстрат от связывания, измеритель может связываться способом, который не блокирует субстрат, но мог бы, если измеритель был больше (подходящий для исследования связывания), и/или измеритель может быть скорее агностическим, чем антагонистичным в своем поведении, усиливающем сродство мишени для субстрата.
Могут быть исследованы мишени ДНК, например, с использованием способов репликации (например, чтобы посмотреть, ингибирована или усилена репликация). Альтернативно, мишени ДНК исследуют путем определения их взаимодействия с элементом ДНК после тестового связывания. Такие элементы ДНК обычно включают субстрат, к которому присоединено множество коротких сегментов ДНК в известном порядке, с сегментами, выбранными для связывания (например, специфичными и комплементарными) с частями, разыскиваемыми для последовательности ДНК и/или соответствующих секций нелинейного сегмента ДНК. Ожидается, что тип и/или относительные частоты связывания с различными короткими сегментами ДНК на участке ДНК, зависит от степени и/или места связывания измерителя с молекулой ДНК. Например, измеритель может блокировать некоторую часть молекулы ДНК от соответствия с сегментом элемента ДНК. В другом примере измеритель может стимулировать конформационное изменение в молекуле ДНК, изменение которой будет мешать связыванию с одним сегментом элемента ДНК, но который может позволить связывание с ранее неподходящим сегментом элемента ДНК.
4.2 Исследования связывания
При исследовании связывания непосредственно измеряли связывание измерителя с мишенью. Однако следует отметить, что исследование связывания может быть менее показательным, чем функциональное исследование, поскольку измеритель может связываться с внешней стороной области мишени, и не предоставлять полезной информации об области мишени. Дополнительно, чувствительность исследования связывания может быть ниже, поскольку чувствительность поиска связывания обычно ниже и, как правило, уровень связывания также достаточно низок. Однако в некоторых случаях не может быть применено функциональное исследование, например, если измеритель взаимодействует с субстратом, или если не известна функция измерителя, или выполнение может быть трудным или затратным по времени, например, если для исследования требуются живые клетки. Также измеритель может связываться в активной области без связывания, влияющего на функциональность, как измеряемый конкретным функциональным исследованием.
Могут быть использованы различные типы исследований связывания, известные в данной области техники, например, как описано в НапбЬоок о1 Эгид 8сгеешпд, еббеб Ьу КатакгЕкпа 8ее111а1а апб РгаЬкаνηΐΐιί В. Ретапбез, ш Эгидх апб 111е Ркагтасеибса1 8аепсе5, Уо1ите 114, Ыеш Уогк, ΝΥ, Магсе1 Эеккег, 2001, описание которого включено в настоящее описание посредством ссылки.
Как функциональное исследование, так и исследования связывания могут быть выполнены многими способами по современным методикам, представляющим собой роботизированное выполнение тестов, и появляющимися способами, представляющими собой проточный анализ (например, использующими элементы ДНК). Следует отметить, что 100000 тестовых систем стали доступными, что означает, что некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, использующие скрининг библиотеки измерителей, могут быть полностью завершены за один этап (день).
Необязательно это используют для того, чтобы не проводить очистку системы подачи измерителей между скринингом мишеней.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения исследование связывания (функциональное исследование) включает модификацию измерителя, например, присоединение флуоресцентного вещества к измерителю. В зависимости от точки присоединения это может быть причиной конформационных изменений в некоторых измерителях и/или причиной пространственных несоответствий. Предполагается, что перекрывание между измерителями может преодолеть эту проблему, по меньшей
- 18 010258 мере, в значимом количестве случаев.
В других вариантах осуществления настоящего изобретения измерители не изменяются или изменяются не на материальном уровне. Например, для ЯМР исследования связывания или исследования связывания рентгеновской кристаллографией изменение не требуется. В исследованиях, основанных на радиоактивности, в измерителях могут быть использованы радиоактивные изотопы. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения для обеспечения поиска связывания и/или более лучшего исследования данных ЯМР при изготовлении измерителей используют нерадиоактивные изотопы (изотопы с половинным спином). В таких исследованиях несвязанные измерители могут быть отделены от мишеней, например, с использованием способов, известных в данной области техники, например, если мишень связывается с поверхностью, промывание может удалить несвязанные измерители.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения связывание измерителя не имеет функционального влияния на мишень, которая может быть найдена или измерена, например, воздействие частотой колебаний флуоресцентного хвоста, присоединенного к измерителю или мишени. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измеритель связывается с мишенью способом, подобно способу лиганда мишени. Могут быть использованы различные методики, например, известные в данной области техники (например, ЯМР, ИК), для анализа объединенных структур мишень/измеритель. Необязательно после поиска измерителя связывания или другого субстрата, набор измерителей используют для измерения объединенных структур мишень/измеритель.
В некоторых исследованиях связывания может быть одновременно исследовано и возможно поразному множество маркированных различными способами измерителей, например, путем присоединения разных флуоресцентных маркеров к разным измерителям, используемым совместно, и/или с использованием разных радиоактивных изотопов для разных измерителей.
Необязательно исследование связывания (и/или функциональное исследование) может включать изменение разных параметров окружающей среды, таких как температура, рН и/или другие переменные окружающей среды, например, для определения силы связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения исследование связывания используют для определения базовой линии уровня связывания измеряемых активных областей внешней стороны мишени. В одном из примеров степень связывания конкретного измерителя с альфа-спиралями белка может быть известна из аналога мишени. Однако общее связывание с мишенью включает связывания с неспиральными частями белка и/или областями мишени.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения отмечено, что ожидается большое количество попаданий и/или предоставляется перекрывание между измерителями. В результате используют более низкое количество и/или более быстрое исследование, поскольку шум, вызванный низкими уровнями связывания, может быть меньшей проблемой. В одном из примеров объединяют пограничные результаты двух исследований на основании повторения треугольных измерений между измерителями, используемыми в исследованиях.
5. Измерители, общее представление
5.1 Иллюстративный измеритель
Фиг. 4А представляет собой схематическое изображение иллюстративного измерителя 400 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Измеритель 400 содержит каркас 402 и четыре химические группы 406, 410, 414 и 422, присоединенные к каркасу 402 посредством связей 404, 408, 412 и 420, соответственно. Это только иллюстративный измеритель, так как свойства всех таких элементов могут изменяться, например, как описано ниже. Более конкретно, один или несколько типов групп, количество групп, тип связи, расстояние между группой и каркасом, тип каркаса и место соединения с каркасом могут изменяться для разных измерителей, наборов измерителей и/или вариантов осуществления настоящего изобретения.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения множество групп взаимодействует для определения единицы измерения. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения задачей измерителя является поиск мест взаимодействия, которые связываются с такими группами, которые определяют единицу измерения и расстояния между группами. Соответствие единицы измерения молекуле измерителя может быть указано связыванием измерителя. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения основной единицей измерения является треугольник (или другая геометрическая форма), определенная поднабором всех групп. Как будет описано ниже, форма треугольника имеет конкретные свойства, которые делают ее пригодной для некоторых вариантов осуществления изобретения. В общем случае, если измеритель включает более чем определенное количество групп в единице измерении (например, более чем две группы для линейной единицы измерения, более трех групп для треугольника), одним измерителем может быть обеспечена более чем одна единица измерения. Таким образом, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения показано, что множество различных треугольных единиц измерений определены в одном измерителе. В некоторых вариантах осуществления и по некоторым причинам измерители могут включать только одну единицу измерения, например, измеритель 400 включает только одну четырехточечную единицу измерения, но четыре треугольные единицы измерения. Иллюстративные способы определения, какие из разных
- 19 010258 возможных единиц измерения действительно связаны, описано ниже.
Геометрия одного треугольника показана пунктирными линиями 416, 418 и 420, которые определяют расстояние между парами групп измерителя 400. Как отмечено выше, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения задачей измерителя является определение мест взаимодействия, которые связываются с такими группами (406, 410, 414) на расстояниях, определенных пунктирными линиями 416, 418 и 420 (например, стороны треугольника). При условии, что измеритель 400 включал только группы 406, 410 и 414, затем может быть использовано связывание измерителя 400 с мишенью 100, в качестве показателя, что три участка взаимодействия, типа, подходящего для связывания с группами 406, 410 и 414, находятся приблизительно на соответствующих расстояниях, определенных измерителем 400. Поскольку измеритель 400 определяет многочисленные треугольники, связывание измерителя 400 указывает, что связывается по меньшей мере один из треугольников, определенный группами.
Фиг. 4В показывает измеритель 400, взаимодействующий с мишенью 100, в трех местах 450, 452 и 454 взаимодействия. Невзаимодействующие группы и оставшаяся часть измерителя не показаны.
5.2 Количество групп в единице измерения
Как отмечено, каждое множество групп определяет единицы измерения. Хотя настоящее изобретение ориентировано в некоторых вариантах его осуществления на две, три, четыре и/или другое количество групп и/или наборов измерителей, включающих смесь разных единиц измерения, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения основной используемой единицей измерения является треугольник с тремя группами. Использование треугольника может предоставить одно или несколько из следующих потенциальных преимуществ:
(a) Треугольник определяет устойчивое пространственное взаимоотношение, которое может быть пригодным в качестве модульного компонента при конструировании модели в трехмерных измерениях области мишени, из результатов связывания.
(b) Существует меньше возможных треугольников, чем четырех сторонних единиц измерения (например). Таким образом, создание библиотеки, которая включает единицы измерения, которые покрывают все пространство, менее затратное по времени. Кроме того, как это описано в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения для обеспечения перекрывания между единицами измерения, такие перекрывающиеся единицы измерения более легко обеспечиваются, если существует меньшее количество единиц измерения. Возможно, что химические ограничения могут не допускать конструкции библиотек измерителей с единицами измерений более высоких порядков.
(c) Треугольник всегда лежит в плоскости (например, три точки определяют пространство), которая может быть математически пригодной для некоторых способов реконструкции.
(6) Для некоторых применений треугольник представляет собой наименьшее количество точек связывания, которое может быть результатом в измеряемом связывании с активной областью мишени. Обычное лекарственное вещество включает шесть или более точек связывания, часто вплоть до десяти или более. Напротив, единица измерения более высокого порядка может связываться слишком сильно. В других применениях оптимальное количество групп в единице измерения, конечно, может быть выше или ниже.
Альтернативно, используют единицу измерения, включающую две группы, например, определяющие линию. Альтернативно или дополнительно, используют четырех- или более высокую валентность единицы измерения, например, для более однозначного определения конфигурации места связывания. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может быть использована смесь единиц измерения разных валентностей в наборе измерителей и/или при реконструкции, например, 2-точечные, 3-точечные, 4-точечные и 5-точечные единицы измерения, которые могут или не могут быть плоскостью.
5.3 Количество групп в измерителе
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения существует определенное количество групп в измерителе, между четырьмя и десятью, однако может быть предоставлено меньшее (например, три) или большее количество. Некоторые каркасы могут быть ограничены в количестве разных групп, положениями групп и/или возможными комбинациями групп. Обычно является желательным большее количество групп, если группы определяют разные треугольные единицы измерения. Наоборот, измерители с многочисленными точками присоединения и/или измерители со многими группами могут быть более подвержены пространственным несоответствиям и/или другим неблагоприятным взаимодействиям между группами, которые ингибируют связывание.
Поскольку каркас сам по себе имеет химические свойства и может быть рассмотрен, как имеющий группы, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие свойства не учитываются, например, во время разработки библиотеки и/или во время анализа результатов связывания. Альтернативно, свойства каркаса могут быть учтены, например, только во время анализа и/или во время разработки библиотеки.
5.4 Типы групп
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения группы выбирают так, чтобы были отражены типы связей, которые, как предполагается, лекарственное вещество образует с мишенью. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения группы выбирают на основании их
- 20 010258 химического поведения. Если конкретное поведение демонстрируется несколькими группами, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения выбирают только одну наименьшую из групп. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения многоцелевые группы, которые могут связываться с несколькими разными участками связывания, используют вместо групп, которые могут связываться только с одним типом участка мишени. Специфичность выбранной группы может зависеть, например, от общего количества групп, их размера и их податливости к химической обработке. Следует отметить, что некоторые группы являются направленными, в то время как другие являются ненаправленными. Причем возможно, что ненаправленные связи могут быть предпочтительнее направленных связей. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения выполняют два уровня измерений, низкий уровень разрешения и высокий уровень разрешения. Более специфические группы могут быть использованы в измерениях с высоким уровнем разрешения. Дополнительные подробности и способы для необязательного уменьшения количества групп, используемых в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, описаны ниже.
Нижеследующее представляет собой список групп, одна или несколько из которых могут быть присоединены к мишени:
a. Донор водородной связи. Направленная связь.
b. Акцептор водородной связи. Направленная связь.
c. Положительный заряд. Ненаправленная связь.
б. Отрицательный заряд. Ненаправленная связь.
е. Ароматическое кольцо. Направленная связь.
£. Гидрофобная группа. Обычно ненаправленная, однако, иногда, например, кольца, может быть направленной предпочтительно в перпендикулярном направлении к плоскости кольца. В других вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть также использованы разные группы, например, предоставляющие одну или несколько галогеновых, карбонильных, фосфатных и сульфатных связей. Следует отметить, что разные группы могут сильно отличаться своим химическим сродством или могут меньше отличаться или даже несущественно. В некоторых иллюстративных наборах измерителей несущественное различие между сродством групп используется для точной настройки различий измерения между типами связей.
Относительно направленных связей в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предполагается, что связь имеет достаточную пространственную гибкость так, что небольшое количество, например, семь, разных направленных связей могло быть достаточным для покрытия всех возможных направлений связей. Альтернативно, может быть использовано меньшее или большее количество направлений связи. Необязательно разные направленные связи имеют разное количество направлений представленных в библиотеке измерителей. Угловое распределение направлений может быть, например, равномерным, или оно может быть неравномерным, например, зависящим от типа связи.
Может существовать несколько разных размеров гидрофобных связей. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения выбирают два размера и предоставляют разными группами. Ароматическое кольцо может также служить в качестве гидрофобной группы большого размера. Альтернативно или дополнительно, используют ароматическое кольцо для соответствия ароматических связей с другими кольцами и/или некоторыми типами водородных связей.
В вышеописанном выборе групп и направлений в результате получают 25 особых групп, которые могут быть присоединены к каркасу. Иллюстративный набор групп описан ниже.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используют поднабор вышеописанных групп. Используется свойство вращательной гибкости доноров водородных связей и/или их получателей. Хотя такая гибкость обычно уменьшает вероятность химического связывания, масса атома водорода, используемая в группе с водородной связью, достаточно низка так, что уменьшение вероятности может существенно не влиять на результаты способа измерения, по меньшей мере, для некоторых измерителей и исследований.
Альтернативно или дополнительно, вращательная гибкость допустима для ароматических колец. Хотя ароматические кольца имеют высокую массу, большая площадь связи кольца компенсируют уменьшение в силе связывания, вызванное возможной вращательной гибкостью кольца.
Альтернативно или дополнительно, некоторые полярные связи могут быть представлены одной группой, такой как ОН, которая может действовать как донор водородной связи, так и акцептор.
Необязательно, например, если можно обойтись без химической информации, используют более обычные группы и охватывается меньшее количество треугольников в библиотеке.
5.5 Перекрывание единиц измерения в наборе
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения пространство треугольников, как целое, охвачено при помощи предоставления множества треугольников, каждый с достаточной свободой по своим параметрам (например, длина связи, химическое сродство), таким образом, что предполагается, что каждое треугольное расположение точек связывания связывается с одним из треугольников с измеряемой степенью. Необязательно покрытие каждого треугольника в пространстве треугольников перекрывается покрытием других треугольников для гарантии того, что отсутствуют непокрытые части
- 21 010258 пространства.
Как будет объяснено более подробно ниже, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения библиотеку измерителей разрабатывают таким образом, чтобы каждое возможное треугольное расположение точек связывания было найдено (или подходило по параметрам) более чем одним измерителем. В некоторых случаях не могут быть предоставлены полностью конгруэнтные треугольники, кроме предоставления треугольников, которые приблизительно конгруэнтны (например, подобные группы, длины сторон). Такие конгруэнтные треугольники могут иметь или не иметь одинаковое покрытие в пространстве треугольников. Например, при условии одинаковых групп предоставляют два треугольника со следующими длинами сторон: (3, 4, 5) и (3,1; 3,9; 5,2) (измерения в ангстремах). Такие треугольники могут, например, покрывать часть пространства треугольников из (2, 3, 4) или (4, 5, 6).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, некоторое пространство треугольников охвачено набором треугольников с перекрывающимся покрытием. Например, для одной и той же части пространства треугольников, предоставленные треугольники представляют собой (2, 3, 4,5) и (2,5; 3,5; 5,3), которые имеют перекрывание, но разное покрытие.
Поскольку перекрывание пригодно для разных случаев, например, как описано ниже, оно действительно увеличивает размер библиотеки. Если обеспечено перекрывание, используемый способ реконструкции необязательно принимает в расчет перекрывание.
6. Реконструкция
После того, как способ 300 (фиг. 3) повторяют для необходимого количества измерителей, измеренное сродство измерителя 400 к мишени 100 необязательно используют для реконструкции модели пространственного распределения области взаимодействия 102. Иллюстративный способ описан ниже.
В иллюстративном (теоретическом) способе картирования конкретной молекулы-мишени, который использует библиотеку с 75000 измерителями, предполагается, что примерно 400 измерителей могут связаться с мишенью. Из-за повторений треугольников в библиотеке и/или из-за перекрывания покрытия неконгруэнтных треугольников в иллюстративной библиотеке, количество реальных треугольников, определенных областью мишени и связанное измерителями, предполагается меньше. В одном (теоретическом) примере количество реальных треугольников, которое определено областью мишени и связано измерителями, представляет собой 100 различных треугольников.
Беря в качестве примера 10-точечный фармакофор, такой фармакофор может включать, например, 10*9*8/6 треугольников, что составляет 120 треугольников. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения не все такие треугольники идентифицированы, например, из-за высокой схожести между треугольниками (ниже возможности различения) или из-за отсутствия связывания (например, изза пространственных несоответствий). Конечно, 10-точечная структура может быть реконструирована с менее чем 100% количеством треугольников, особенно если недостающие треугольники отсутствуют случайным образом. Например, 50% треугольников может быть достаточным.
Однако в реальной ситуации требования ниже. Обычный фармакофор может включать 20 точек, из которых для обеспечения хорошего связывания обычно только от 8 до 10 точек обязательно должны быть идентифицированы. Таким образом, любая структура фармакофора, которая включает 8-10 верных точек, может служить в качестве хорошей исходной точки для производства лекарственного вещества. Меньшее количество идентифицированных точек также может быть пригодным, например, как описано ниже.
Хотя для реконструкции компоновки могут быть использованы различные способы, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используют двухэтапный способ. Сначала оценивают реальные треугольники из результатов исследования, необязательно с использованием алгоритма кластеризации. Затем находят подходящую компоновку, использующую треугольники, необязательно с использованием алгоритма поиска, основанного на оценке, или алгоритма кластеризации. В других вариантах осуществления могут быть использованы одноэтапный или многоэтапный способы.
6.1 Выделение треугольников
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения этот этап способа имеет две части, однако в других вариантах осуществления этот этап имеет одну часть или более двух частей. В одной части определяют, какие единицы измерения треугольников соответствуют. Эта часть может быть менее тривиальной, например, из-за такого факта, что каждый измеритель включает большое число треугольников. Однако повторение треугольников между измерителями может помочь при различении. Другой необязательной частью способа является определение реальных включенных расстояний, а не тех, которые определены единицей измерения. Например, реальное расстояние между двумя группами может составлять 4,3 А, в то время как единицы измерения треугольников связывания имеют расстояния 4 и 5 А. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения желательно оценить реальное расстояние 4,3 А по результатам связывания. Необязательно это обеспечивается перекрыванием покрытия разных единиц измерения треугольников.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения две части способа предоставлены в одном сложном способе, например, с использованием кластеризации.
Альтернативно, может быть использован двухэтапный способ. Необязательно используется итера
- 22 010258 ционный способ с оценкой того, какие единицы измерения связаны, которые используются для оценки реальных расстояний, и реальные расстояния используются для улучшения более ранней оценки того, какие единиц измерения связаны.
Фиг. 5 представляет собой блок-схему способа 500 определения, какие треугольники действительно связываются с мишенью согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
На шаге 502 для каждого типа треугольника (определенного при помощи групп треугольника) определяют пространство. Каждое такое пространство имеет три измерения, причем каждое измерение представляет собой длину стороны треугольника.
На шаге 504 отмечают в пространстве в месте {х,уд}, если показано, что измеритель, включающий такой тип треугольника с длинами сторон {х,уд} связывается с мишенью. Следует отметить, что для двух разных каркасов точное соответствие треугольников может быть сложным для создания. Кроме того, треугольники могут быть почти соответствующими, например, имеющими несущественное отличие длин сторон.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения результаты исследования используют в качестве бинарных входных данных для определения, является ли связь более легкой или нет. Альтернативно, например, если наблюдаются конформационные изменения или существует единица измерения активности и/или связывания, может быть предоставлена сила связи при помощи непрерывной или многоэтапной амплитуды, с использованием отметок попаданий.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, если один измеритель включает большое число треугольников, попадание отмечается в каждом одном из релевантных пространств. Альтернативно или дополнительно, если один треугольник может соответствовать двум разным типам треугольников, например, вследствие перекрывания между сродством групп, он также отмечается в большом количестве пространств. Необязательно амплитуда отметки нормализована на количество пространств, которое отмечено измерителем.
Альтернативно или дополнительно, в каждом пространстве предоставляются разные амплитуды, чувствительные к априорной вероятности связывания.
На шаге 506 отметки попаданий восстанавливают функцией пространственного распространения. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения функция распространения представляет собой вероятность того, что треугольник образует связь на разных расстояниях, представленных при помощи охвата. Альтернативно или дополнительно, охват находится между пространствами, например, если две группы перекрываются своим сродством.
Альтернативно, показатель попаданий изначально предоставляется как функция распространения.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения охват определяется как
где Дх представляет собой разницу между длинами сторон, а ах является значением, представляющим сложность связывания молекулы для того, чтобы она могла образовать связь. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения σ х является функцией х, например, σ х=а7х. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения параметр а составляет 1,414. Возможно, функция распространения является неоднородной в пространстве, например, для отображения характеристик неоднородности связи. Необязательно, по меньшей мере, некоторые функции распространения выводят эмпирически при помощи измерителей связывания, имеющих управляемые расстояния между связями, с мишенями, имеющими известные модели. Альтернативно или дополнительно, такое эмпирическое тестирование используют для других целей, например, для определения гибкости в длине связи, многочисленного химического сродства групп и/или симметрии функции распространения. Необязательно также мишени классифицируют согласно их гибкости. Необязательно в итерационном процессе после оценки модели, оценивают гибкость мишени и/или решают, например, образовать таблицу и использовать для корректировки используемой функции распространения.
Затем охваченные попадания комбинируют, например, путем добавления, и в результате (508) находят пики. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения пики выбирают на основании их формы. Альтернативно или дополнительно, пики выбирают на основании их амплитуды, пересекающей порог. Такой порог может представлять собой, например, количество треугольников, которое необходимо для связи, для указания возможного соответствия. Порог может быть одинаковым дх:я всех пространств или он может быть разным. Необязательно порог и/или способ принятия решения выбирают на основании статистик кластеризации, например, из таблицы предыдущих эмпирических результатов. Альтернативно или дополнительно, порог выбирают так, чтобы было найдено минимальное количество соответствий. Необязательно если существует большое количество под-пороговых соответствий, используют разный набор измерителей для процесса связывания. Отмечено, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения для любого данного триплета точек связывания обычно существует 12 треугольников или более, которые предположительно могут связываться. Например,
- 23 010258 предполагается, что как более короткая сторона, так и более длинная сторона связываются с парой мест связывания, имеющей промежуточное расстояние между ними. Дополнительно каждый тип треугольника может появляться многократно, например, три раза в наборе. В некоторых наборах каждая (или некоторая) точка треугольника в пространстве треугольников покрывается 24 треугольниками - 8 треугольников разработаны так, что имеют короткие и длинные стороны в различных сочетаниях, по 3 раза, если каждый треугольник предоставляется 3 раза. Дополнительное перекрывание может быть обеспечено при помощи неоднозначных групп.
Необязательно при помощи анализа корреляции между пространствами и измерителями также может быть найдено четырехточечное (или больше) геометрическое соответствие.
6.2 Реконструкция компоновки конфигурации
Фиг. 6А представляет собой блок-схему способа 600 определения пространственной компоновки мест связывания из результатов способа фиг. 5 согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит конструкцию всех конфигураций (например, трехмерные формы), которые могут быть сконструированы из идентифицированных треугольников и ранжирование конфигураций с использованием способа оценки, в конечном счете, отбирая конфигурацию с наивысшей оценкой.
На шаге 602 конструируют все возможные конфигурации, которые могут быть сконструированы из треугольников, найденных на фиг. 5. Альтернативно, для построения вычислительной модели всех возможных конфигураций в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения конфигурации создают специально. Например, в сочетании со способом оценки, описанным выше, конфигурация может быть сконструирована или ее конструкция улучшена, только если она является подходящей, чтобы иметь пригодную оценку. Например, как только решение конфигурации имеет оценку ниже наибольшей найденной, такое более низкое решение игнорируется.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ конструирования создается путем постепенного выстраивания структуры фрагмент за фрагментом. Например, треугольник добавляют к существующей конфигурации только, если имеется длина стороны и/или группы, соответствующая длине стороны с парой групп на структуре. Порог разницы размеров может быть определен для допущения соответствия двух сторон. Альтернативно или дополнительно, может быть определен предел соответствия между группами. Необязательно, требуются группы для соответствия на концах соответствующей стороны или имеющие перекрывания химического поведения. Такие пороги могут зависеть от длины и/или типов групп и/или других свойств измерителей и/или мишени. Отмечено, что первый измеритель может связываться с конкретным местом связывания с использованием способа связывания, отличающегося от второго измерителя, если только данное место связывания поддерживает оба способа связывания.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения конструкция конфигурации является последовательным выбором треугольника из списка доступных (связанных) треугольников до тех пор, пока не будут до конца использованы все треугольники. Использованные треугольники могут оставаться в списке для повторного использования. Альтернативно, конфигурация может быть постепенно построена с использованием модулей, каждый из которых сконструирован из подмоделей и, в конечном счете, из треугольников.
На шаге 604 вычисляется оценка для каждой конфигурации. Такая оценка необязательно представляет собой эвристическое значение, обозначающее обоснованность результатов исследования, выведенных из мишеней, имеющих конфигурацию. Могут быть использованы различные способы вычисления оценки. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ вычисления оценки основан на конкретном совместном соединении треугольников в конфигурацию и/или на возможности самих треугольников быть изначально верными.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения оценка является продуктом вычисления оценки для каждой общей стороны треугольника. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения оценка для стороны треугольника, которая является общей между двумя треугольниками, представляет собой оцененную вероятность двух сторон двух треугольников, связывающихся в одну и ту же пару мест связывания. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения оценка является продуктом указанной выше функции распространения для осей х, у и ζ. Альтернативно или дополнительно, могут быть использованы другие, более простые оценки, например, на основании только разности размеров сторон.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения оценка не зависит от нехватки треугольников. Например, если созданная конфигурация включает трех точечную конфигурацию, для которой отсутствует подходящее соответствие измерителей, не предполагается, что конфигурация является неверной, а оценка заниженной. Альтернативно, оценка может быть занижена в ответ на существование треугольников, которые найдены в конфигурации и не найдены на любом соответствующем измерителе, например, на основании их подсчета.
Альтернативно или дополнительно, некоторые конфигурации могут быть управляемыми на основании эвристики, например, правил, которые описывают, какая компоновка обычно выглядит подходящей.
- 24 010258
Альтернативно или дополнительно, для управления некоторыми конфигурациями используют предыдущую информацию, например, неполную модель или знание молекулы, которая хорошо связывается с мишенью.
На шаге 606 структуру с наивысшей оценкой выбирают в качестве карты компоновки мест связывания мишени. Как отмечалось выше, шаги 602-606 могут быть выполнены как итерационный поиск и способ конструирования, например, со структурами, которые специально строятся в процессе продвижения поиска, и указывает определенные структуры, имеющие оценку выше порога (и поэтому могут от нее зависеть). Многие подходящие способы поиска известны в данной области техники, например, в области поиска на графе и в области поискового дерева игры (например, для программ игры в шахматы).
6.3 Варианты реконструкции
В иллюстративном варианте осуществления изобретения мишень может иметь несколько активных областей. В иллюстративном варианте осуществления изобретения реконструкция позволяет заново создать структуру неперекрывающихся конфигураций, с каждой неперекрывающейся частью карты одной области мишени. Необязательно такая реконструкция может быть необходимой даже для одной активной области, если достаточно треугольников (например, групп измерителей), которые соединяют между собой необъединенные части, непригодны для связывания (по разным причинам) и/или были недоступны в используемом наборе измерителей таким образом, что непрерывная структура не может быть реконструирована из треугольников, которые действительно соответствуют.
Необязательно указанная выше реконструкция позволяет треугольнику проявиться только один раз в реконструированной конфигурации. Даже если треугольник действительно появился дважды (или более) в реальной конфигурации, избыточность подобных треугольников обычно может быть все еще возможной для реконструкции структуры. Альтернативно или дополнительно, для треугольника допустимо появляться более чем один раз, однако, это может влиять на оценку, например, уменьшая ее. Альтернативно, используют итерационный экспериментальный подход, как описано выше, чтобы блокировать часть мишени (например, подходящим антителом или лекарственным веществом в виде малой молекулы) и наблюдать, соответствует ли все еще треугольник.
Необязательно вмешательство пользователя возможно, например, для рассмотрения конечной структуры или некоторых структур кандидатов. Например, если вычисление не может быть сделано, человек может сделать выбор среди вариантов, усилить влияние некоторых соответствий и/или частей конфигурации и/или удалить некоторые варианты из анализа на основании, например, человеческого опыта и усмотрения и/или дополнительной информации о мишени различных типов.
Следует отметить, что возможно результат кластеризации и/или способ реконструкции формы представляет собой входные данные для интерактивного процесса и/или дальнейшей разработки лекарственного вещества. Например, применение указанных выше способов может показать, где не хватает более точных данных для создания полного результата и/или где существуют неоднозначности между возможными решениями.
Следует отметить, что полученная структура может иметь зеркальную (например, симметрию) неоднозначность из-за использования только треугольников. Необязательно такая неоднозначность разрешается путем использования по меньшей мере одной 4-х или более точечной единицей измерения, необязательно сконструированной или выбранной для связывания в только одном из вариантов. Альтернативно или дополнительно, эффект пространственных несоответствий используют для различения вариантов. Альтернативно или дополнительно, используют предыдущую информацию для их различения.
6.4 Альтернативные способы реконструкции
Фиг. 6В представляет собой блок-схему альтернативного способа 620 реконструкции с использованием кластеризации реконструкции формы согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
На шаге 622 выбирают треугольник из набора найденных треугольников, которые были найдены для связывания в исследовании и кластеризации фиг. 5. Такой треугольник используют в качестве основы для конструирования структуры.
На шаге 624 выбирают пару треугольников из оставшихся найденных треугольников так, чтобы два треугольника совместно использовали сторону с каждым другим, и каждый треугольник также совместно использовал сторону с частью структуры (например, у которой две стороны структуры могли или не могли быть сторонами одного и того же треугольника, зависящего, например, от реализации). При добавлении к структуре пары треугольников структура вырастает на одну точку в пространстве.
Шаг 624 повторяют (626) до тех пор, пока могут быть добавлены пары треугольников. Это дополняет одну потенциальную структуру.
Часто существует несколько возможных вариантов выполнения на шаге 624, например, для отбора пар треугольников, и/или поиска, куда их добавить. На шаге 628 выполняют три возможные структуры путем повторения шагов 624 и 626 для каждого возможного варианта пар треугольников и их место. Этот процесс может быть выполнен, априори, например, путем полного перебора множества потоков каждый раз, когда множество пар треугольников является доступным для выбора и/или каждый раз такие пары могут быть присоединены к различным местам.
- 25 010258
На шаге 630 повторяют шаги 622-628 путем подбора всех возможных треугольников в качестве базового, по очереди (или параллельно). Альтернативно, могут быть использованы другие способы создания всех возможных структур из треугольников. Необязательно используют способ отбрасывания, например, если структура является явно неподходящей или невозможной для использования значительного процента треугольников (например, 30, 50, 70% или любой меньшей, средней или большей величины), структура исключается. Обычно, чем большее количество треугольников можно игнорировать, тем легче получить структуру (например, даже в условиях шума). Однако структура может быть меньше ограничена результатами исследований и может быть менее зависимой.
На шаге 632 все структуры найдены в созданной потенциальной структуре. Необязательно найдены только некоторые подструктуры, например, только самые большие или только те, которые больше некоторого размера. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используемый способ является максимально вероятным алгоритмом для поиска наиболее вероятной структуры.
На шаге 634 такие подструктуры кластеризованы, причем каждая точка представляет структуру, в которой найдена подструктура. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения пространство кластеризации определяют для типа треугольника (например, типа заместителя в треугольнике), и пространство охватывают при помощи сторон треугольников. Таким образом, например, 10точечную подструктуру 20-точечной структуры создают в пространстве, которое включает одинаковое количество типов групп в качестве субстрата с местом в пространстве, определенным при помощи трех Декартовых местоположений каждой из точек (например, 30 измерений для 10-ти точечного пространства). При различных ориентациях необязательно имеют дело с выбором основного треугольника в качестве базового треугольника. Альтернативно или дополнительно, пространство создают структурами вращательно симметричным способом (или таким образом проанализированным) так, чтобы были сравнимы результаты из различных ориентаций. Иллюстративный алгоритм описан Я. Νιΐδδίηον. НЭ. ХУоИзоп. в ЕГйсюй ОсЮейоп оГ Тгее Оипеп5юпа1 81гис1ига1 МоГ ίη Вю1офса1 Масгото1еси1е8 Ьу СотриЮг Укюп Тесйшдиез, ΡΝΑ8, том 88, стр. 10495-10499, декабрь 1991, включенном в настоящее описание посредством ссылки.
На шаге 636 отбирают наилучшую структуру. Предполагается, что если подструктура является достаточно общей и достаточно большой, то она является как верной, так и пригодной. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения порог применяют для выбора только таких подструктур со структурами и кластерами, которые выше минимального значения. Также могут быть применимы другие способы отбора, например, охват, например, на основании аккумулированной оценки соответствия пар треугольников (такое соответствие может быть пороговым во время конструирования, например, с использованием заданного порога).
Альтернативно, используют другие способы поиска больших общих подструктур.
Следует отметить, что поскольку способом кластеризации можно создавать структуры, которые действительно не используют все треугольники и являются неполными, полная карта фармакофора является не существенной для многих вариантов осуществления настоящего изобретения, например, для создания и поиска лидера.
7. Анализ
7.1 Обзор
Указанный выше способ измерения и реконструкции области мишени может быть использован для обеспечения широкого диапазона информации. Качество информации и ее тип могут быть разных видов. Ниже следуют иллюстративные типы параметров, которые могут быть использованы для классификации такой информации:
(a) Полнота. Информация может быть полной или частичной, например, полная модель области мишени или модель только части области.
(b) Основанная на фактах или статистическая. Примером фактической информации является точная модель. Примером статистической информации является набор относительных вариантов набора вероятных моделей.
(c) Независимость. Информация может быть независимой от другой информации, например, быть точной моделью, или она может быть зависимой, например параметрической моделью, чье точное значение зависит от дополнительной информации. Дополнительно, информация, выведенная с использованием указанных выше способов, может быть использована как часть информации различных процессов.
(6) Обоснование. Информация может быть поддержана другой информацией или она может существовать сама по себе, или даже конфликтовать с другой информацией.
(е) Позитивность. Информация может быть позитивной тем, что она указывает, что существует, если желательно, или негативной, тем что она может быть использована в основном для удаления некоторых возможностей.
Поскольку собранная информация может быть о местах связывания, в одном из случаев информация также относится к геометрии мишени не в местах связывания. Как будет описано ниже, например, геометрическая структура может также влиять на пригодность лидера лекарственного вещества.
В некоторых варианта осуществления настоящего изобретения анализ используют для получения
- 26 010258 информации о самих мишенях, например, их относительного сродства связывания и/или их химического поведения (например, зависимости от рН). Такая информация может быть обычной, или она может быть для групп мишеней, например, разной для разных семейств белков и одинаковой внутри семейства.
Как может быть принято во внимание, такой широко различающийся диапазон информации может быть подвержен многими методами анализа, некоторые из которых описаны ниже, и для многих приложений, некоторые из которых также описаны ниже. Более конкретно, некоторые иллюстративные способы анализа направлены на создание дополнительной информации об области мишени и для определения ошибки и анализа, и некоторые иллюстративные приложения объединены как часть способа поиска лекарственного вещества.
В некоторых случаях результаты анализа объединяют при реконструкции в качестве геометрической и/или химической информации. Альтернативно или дополнительно, информация связана с реконструкцией и/или мишенью, например, способом, подобно способу, использованному для лидера лекарственного вещества. Такой способ обычно зависит от типа базы данных, использованной для хранения информации.
7.2 Верификация реконструкции
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения определен размер и/или тип ошибки компоновки. В одном из вариантов проанализирована реконструированная компоновка для создания теоретических значений связывания для используемого набора измерителей. Различия между такими теоретическими значениями связывания и реальными значениями связывания может быть использовано для указания частей компоновки, которые не являются точными и/или для указания степени неточности компоновки и/или полностью процесса реконструкции.
Альтернативно или дополнительно, применяется физическая верификация, например, путем применения дополнительного способа тестирования и/или библиотеки исследований для выбора между альтернативами или для верификации.
7.3 Сила связывания
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения анализируют созданную компоновку для оценки относительной силы связывания точек связывания в области мишени. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения моделируют реконструированную компоновку и вычисляют теоретические значения связывания для набора измерителей. Различие в значениях связывания может быть частично вызвано уменьшением или увеличением сродства области мишени. Такие оценки обычно являются статистическими по своей природе, поскольку существует большое количество переменных, которые влияют на вероятность связывания. Однако предполагается, что если известны длина и тип связи и может быть определено точное позиционирование измерителя в области мишени (например, и его энергетические последовательности), то, по меньшей мере, может быть предоставлен статистический анализ силы связывания. Необязательно путем анализа молекул с известным поведением или путем сравнения связывания различных, но подобных треугольников-измерителей предоставляют базовую линию.
7.4 Взаимодействия внутри связей
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения для определения взаимодействия между связыванием различных точек связывания используют анализ. Например, такой анализ может сравнивать вклад точки связывания в связывание некоторого измерителя по сравнению с тем, что ожидается (например, на основании энергии и других вычислениях) и/или по сравнению с наблюдаемым вкладом такой точки связывания при связывании другого измерителя. Это может указывать, например, на влияние связывания в одном месте взаимодействия на сродство соседних мест взаимодействия. Необязательно такие взаимодействия оценивают и/или моделируют с использованием модели распределения электрического заряда в мишени.
7.5 Геометрический анализ
Для некоторых задач и до некоторой степени точности считается, что определенная компоновка может представлять собой слепок области мишени. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения анализируют геометрию области мишени. Дополнительная информация может быть представлена путем определения, какие измерители не связались или связались с более низким сродством (которое, предполагается, что, если геометрия связывания была подобной в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, является следствием пространственных несоответствий). Это может помочь в дальнейшем определении геометрии области мишени. Следует отметить, что некоторые пространственные несоответствия могут быть предсказаны из геометрии компоновки. Для любого неудачного связывания, которое не имеет других очевидных причин и должно соответствовать определенной геометрии, можно предположить, что это является результатом выступающей материи, которая не определяет заметную точку связывания. Более подробно это описано ниже.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения геометрический анализ используется для определения размера входного отверстия в области 104 (например, где показана стрелка 400 на фиг. 4В). Небольшое отверстие и/или некоторые группы на входе отверстия могут исключать возможность некоторых размеров и/или типов лекарственного вещества. Альтернативно или дополнитель
- 27 010258 но, геометрический анализ используется для классификации мишени, например, на основании размера субстрата, на котором она может работать. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения геометрический анализ (например, для определения субстрата) подкрепляется химическим анализом групп области 104 мишени. Определение геометрии также может быть пригодным при решении, какие способы маркирования малых молекул и/или измерителей могут работать (например, без использования больших флуоресцентных маркеров, если входное отверстие небольшое).
Следует предположить, что в некоторых случаях может быть проще реконструировать геометрию области мишени, чем паттерн ее химического связывания или наоборот.
7.6 Определение пространственных несоответствий
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения пространственные несоответствия определяют в методе анализа и/или применяют для предоставления дополнительной геометрической и/или химической информации о мишени. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения пространственные несоответствия во время процесса связывания определяют путем сравнения сродства различных измерителей с одинаковыми треугольниками. Такое сравнение необязательно учитывает одно или несколько входных отверстий, химическое поведение измерителя, степень соответствия геометрии связывания и/или другие места связывания. Пространственные несоответствия, например, возникают, когда близкое или потенциальное перекрывание измерителя и молекулы-мишени уменьшает сродство связывания.
Поскольку форма измерителя известна, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, можно предположить, что относительно жесткие пространственные несоответствия являются результатом не участвующих групп измерителя и/или самого каркаса.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения пространственные несоответствия используются для создания карты мест вблизи мишени, которые взаимодействуют с атомами измерителя, таким образом, возможно указывая занятые (например, атомами, электрическими полями) части мишени, которые, очевидно, не вызывают взаимодействия связывания с любым измерителем в заметной степени.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения карту используют для предоставления дополнительной информации о форме активной области в мишени 100. Альтернативно или дополнительно, карту используют для помощи при разработке лекарственного вещества, например, путем отфильтровывания потенциальных лекарственных веществ, которые могли бы иметь те же самые пространственные несоответствия. Необязательно некоторый уровень фильтрования может быть достигнут простым соответствием геометрии лекарственного вещества геометрии измерителей, которые должны были бы хорошо связываться, но не связываются.
Анализ геометрического и/или химического сродства также может быть использован для определения формы природного субстрата мишени, например, если она явно неизвестна, и/или для определения, какая часть субстрата занята мишенью 104.
7.7 Идентификация управляющих областей
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения результаты связывания и/или реконструкции анализируют для поиска одной или нескольких управляющих областей мишени. Обычно управляющие области не связаны с основным субстратом мишени, вместо связывания с отдельным гормоном или другой модифицированной молекулой. Такое вторичное связывание обычно влияет на поведение связывания области мишени.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения управляющие области определяются размером и отсоединением от реконструкции компоновки основной области мишени. Альтернативно или дополнительно, управляющие области идентифицируют тестовыми связываниями с парами измерителей (или в присутствии различных молекул, необязательно выбранных априори или после определения наличия управляющих областей) для поиска зависимости связывания внутри измерителя. Альтернативно или дополнительно, управляющие области идентифицируют исходя из формы реконструированной компоновки. Альтернативно или дополнительно, наличие управляющих областей находят по наличию оставшихся связываний измерителей, которые не являются необходимыми или не установлены при реконструкции.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения в зависимости от того, желательно или нежелательно связывание с управляющей областью, могут быть использованы различные идентификации управляющих областей для скрининга лидеров лекарственного вещества.
7.8 Другие виды анализа карт
Карта или модель мишени может быть проанализирована для сбора другой информации согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения. Например, как отмечалось выше, расстояние точки связывания от управляющей области или активной области может влиять на тип поиска лекарственного вещества. Например, лекарственное вещество, которое связывается с управляющей областью, может иметь усиливающее влияние на мишень, например влияние агониста. Молекула, которая связывается рядом с управляющей областью или активной областью, или внутри активной области может повлиять на мишень так, что она станет менее чувствительной к сигналам и/или не способной
- 28 010258 действовать, например, антагонистический эффект. Таким образом, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения место области связывания на мишени используют для помощи при определении, какой тип терапевтического эффекта ожидать от разработанного лекарственного вещества. Например, область связывания вблизи области мишени может указывать на лекарственное вещество, хвост которого блокирует доступ к области мишени.
В другом примере области связывания, которые находятся с внешней стороны области мишени, могут быть использованы для усовершенствования разработки лекарственного вещества.
Лекарственное вещество может быть сконструировано (или найдено) так, чтобы включать части, которые связываются с областью мишени, и части, которые связываются с внешней стороной области мишени. Сочетание областей связывания обеспечивает силу связывания большую, чем та, которая обеспечивается отдельно каждой областью, поскольку часть молекулы, связанная с областью мишени, может предоставлять желаемый терапевтический эффект. Альтернативно или дополнительно, молекула, которая связывается с двумя отдельными областями, может вызвать конформационные изменения или предотвратить такие изменения в молекуле мишени.
8. Применение в способах поиска лекарственного вещества
8.1 Обзор
Поиск лекарственного вещества является очень долгим и дорогостоящим процессом, посредством которого находят лекарственные вещества для лечения болезней. Процесс начинается с идентификации мишени, которая подвергается воздействию лекарственного вещества, поиска потенциальных лекарственных веществ, которые воздействуют на мишень, и затем определения, какое, если это имеет место, из потенциальных лекарственных веществ является безопасным и надежным. Часто не находят подходящее лекарственное вещество и одного из кандидатов лекарственных веществ модифицируют различными способами в попытке сделать его более подходящим. Одной из причин сложностей процесса поиска лекарственных веществ является сложность определения, какая молекула может воздействовать на мишень. Как будет описано ниже, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, способы настоящего изобретения используют, по меньшей мере, для уменьшения до некоторой степени таких трудностей. Другая причина сложности заключается во многих неожиданных эффектах потенциальных лекарственных веществ, которые делают их неподходящими и/или не поддающимися прогнозированию. Напротив, как описано ниже, некоторые способы настоящего изобретения могут быть использованы, по меньшей мере, для уменьшения до некоторой степени таких трудностей.
Обычно способами поиска лекарственных веществ стараются ответить на два вопроса. Первый существует ли/какая существует молекула лекарственного вещества, которая сильно связывается и воздействует на молекулу мишени. Второй - как оценить, что такие молекулы лекарственных веществ имеют профиль ΆΌΜΕΤ свойств (ΆΌΜΕΤ означает Токсичность Абсорбционного Распределения метаболического Выделения), который обеспечивает успех при клинических испытаниях. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ, материалы и/или устройства, изложенные в настоящем описании, используются для отбора, разработки и/или определения цели, направленной в сторону потенциальных молекул лекарственных веществ, которые имеют химические характеристики, известные или предполагающие улучшение ΆΌΜΕΤ профиля. Правила Липинского являются примером. Следует принять во внимание, что, зная, какие части молекулы являются важными для связывания, а какие нет (в соответствии, например, сравнения молекулы с моделью мишени), можно легко модифицировать (или запланировать для усовершенствования) потенциальные соединения лидеров лекарственных веществ для прочного связывания и/или удовлетворения любых хорошо определенных качеств.
В общем случае указанные выше способы и особенно различные модели мишени могут быть пригодными при отборе молекул или поиске способов, которые соответствуют карте и отклоняют такие, которые не соответствуют. Другие способы указанных выше процессов измерений также описаны ниже, например, использующие дополнительный этап картирования для проверки теории. Как можно предположить, различные способы (существующие и новые) поиска лекарственных веществ по-разному могут быть задействованы путем применения иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Следует принять во внимание, что разные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены автоматизированным способом. Однако из-за дорогостоящих анализов в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения приложение является полуавтоматическим, например, с использованием способов для изменения процесса поиска, например, путем добавления этапа фильтрования или этапа создания кандидата, поскольку все еще допускается использование мнения человека, например, решение, являются ли соответствующими некоторый генерализованный и неопределенный критерии. В некоторых случаях весь процесс является управляемым с использованием человеческого интеллекта вместе с одним из различных этапов, например, картирования и/или отклонения лидеров, проводимыми вручную. Например, изменение порогов и повторное выполнение этапа является, например, решением, которое может быть оставлено за человеком.
8.2 Создание лекарственного вещества
Один относительно новый тип поиска лекарственного вещества является на самом деле созданием
- 29 010258 нового лекарственного вещества, разработкой новой молекулы, чтобы иметь желаемые функции. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанная выше химическая и/или геометрическая карта мишени используется для помощи в этом процессе. Например, синтез может сопровождаться демонстрацией, какую форму должна иметь активная часть лекарственного вещества (или ограничивать диапазон возможных форм).
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения синтез лекарственного вещества включает получение измерителей из библиотеки и их модификацию, например, замещение групп с тем, чтобы они лучше соответствовали мишени. В некоторых случаях заменяемые группы имеют одинаковое сродство, но разную силу связывания, например, при выборе ΝΗ2 или ОН для донора водородной связи, и выборе оптимального размера гидрофобной группы. Следует принять во внимание, что сила, основанная на классификации групп, также может быть использована при конструировании библиотеки, например, предоставляя многочисленные силы доноров водорода или многочисленные размеры или гидрофобные группы. Одним из возможных применений является достижение более лучшей равномерности силы связывания между группами. Другим является обеспечение библиотеки с более высокой точностью.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каркасы и/или части молекул для использования в синтезе лекарственных веществ конструируют как результат процессов картирования мишени. Например, путем анализа геометрии мишени может быть найден набор каркасов, который охватывает (с присоединенными группами) наибольшие пространства мишеней. Специфические мишени могут быть, например, сконструированы из подкаркасов или выбраны из библиотек химических веществ, например, с использованием способа подобно описанному ниже, для поиска измерителей в библиотеках. Наборы групп или кластеры групп могут быть выбраны, например, на основании статистического анализа, какие группы кластеризованы вместе в семье мишеней или в общем списке мишеней. Необязательно мишени выбирают так, чтобы они были иллюстративными для предполагаемых будущих мишеней. Конечно, предполагается, что в некоторых случаях идеальное лекарственное вещество не может быть создано с использованием таких способов синтеза, но синтезированное лекарственное вещество может быть хорошей стартовой точкой для усовершенствования лекарственного вещества.
8.3 Создание лидера
Часто проще, чем синтез лекарственного вещества, является создание лидера, в котором лидер, который не ожидается в качестве подходящего лекарственного вещества, создается и затем совершенствуется и модифицируется с использованием способов, известных в данной области техники. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения карту используют для описания потенциальной молекулы для синтеза в качестве лидера лекарственного вещества. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения карту используют в качестве набора ограничений, и поиск производят для поиска молекулы, соответствующей ограничениям. Дополнительными ограничениями могут быть, например, известные способы синтеза, форма базовой молекулы, используемой в качестве стартовой точки. Иллюстративным программным обеспечением, которое может быть использовано, является ЬИП1, продаваемое Μ8Ι (США). Система ЬЦШ работает путем присоединения базовых химических компонентов для того, чтобы получить требуемое соответствие - фармакофор или другую молекулу.
Затем может быть синтезирована потенциальная молекула и усовершенствована до лекарственного вещества, как хорошо известно специалистам в данной области техники.
В альтернативном способе может быть сконструирована потенциальная молекула лекарственного вещества путем соединения вместе молекул библиотеки измерителей или других молекул, имеющих подходящие группы или структуры так, чтобы полученная молекула имела более высокое сродство, чем один измеритель. Такая молекула затем может быть оптимизирована, например, путем удаления не являющихся необходимыми групп и/или присоединения групп для обеспечения различных желаемых свойств. Необязательно измерители присоединяют с использованием каркаса, а не непосредственно друг к другу. Необязательно путем анализа, какие измерители связаны (например, используя кластеризацию), возможно достижение более лучшей оценки желаемого размера и/или химических свойств фрагментов, предназначенных для соединения. Например, выбор двух измерителей для того, чтобы их соединить вместе, может быть основан на реальном связывании дополнительных (или других измерителей), например, 2, 4, 5, 6 или более измерителей. Для каждого такого набора измерителей, который связывается, для соединения выбирают наилучший измеритель или другие молекулы. Альтернативно или дополнительно, измерители с большей специфичностью используют для определения, какое из нескольких возможных измерений треугольника измерителя действительно связано. Такие измерители с более высокой специфичностью могут быть созданы, например, путем удаления групп из существующих измерителей (или создание таких измерителей с использованием любого способа, известного в данной области техники). Такие измерители с более высокой специфичностью также могут быть использованы для других вариантов осуществления настоящего изобретения, например, для улучшения статистики кластеризации. Однако обычно из-за относительно большого количества возможных таких измерителей их используют, если существует способ ограничения диапазона возможных треугольников. Альтернативно, большое количество измерителей с более высокой специфичностью, например, измерители с 1, 2, 3 или 4 треугольника
- 30 010258 ми разработаны для использования в качестве библиотеки или части библиотеки измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения знание структуры мишени используют для точного определения места линкера и/или выбора подходящего линкера, который не допускает пространственных несоответствий с мишенью.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерители для соединения на самом деле выбирают без конструирования модели. Взамен измерители связывания выбирают и соединяют вместе. Альтернативно, модель используют для решения, какие измерители соединить и как их соединить. Такая модель также может быть использована в других схемах соединения лидера, например, как описано в предшествующем уровне техники для направления выбора, какие фрагменты соединить, чтобы обеспечить длину соединения, где присоединять и/или в какой ориентации присоединять. Необязательно лидера конструируют синхронно из измерителей и каждый этап проверяют, чтобы увидеть, соответствует ли он ожидаемому поведению.
Альтернативно или дополнительно, вместо использования модели как представлено в настоящем описании, используют различные типы моделей, например, модель мишени, связанной с измерителем, например, созданным с использованием рентгеновской кристаллографии и/или ЯМР. Такая модель, например, один раз созданная для каждого множества измерителей может быть использована для решения, какое расстояние и тип соединения предоставить для создания лидера из измерителей. Альтернативно или дополнительно, может быть разработана и сконструирована новая молекула так, чтобы иметь точки связывания в некоторых или во всех местах, показанных при помощи кристаллографической модели для связывания, например, двух, трех или более измерителей. В общем случае, такой тип способа предполагает, что после того, как станет известна конфигурация связанной пары мишень-измеритель, точная модель может не потребоваться, поскольку доступна реальная информация соответствия.
Альтернативно или дополнительно, как отмечено в настоящем описании, может быть сделано измерение связанной мишени.
8.4 Описание лидера
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения карту используют для описания одного или нескольких профилей молекул, которые можно предположить, имеют влияние на мишень. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения созданные профили учитывают одно или несколько из нижеследующего:
(a) геометрию компоновки места взаимодействия;
(b) сродство мест взаимодействия;
(c) размер входа в активную область(области);
(6) идентификацию потенциальной управляющей области (областей);
(е) способность к синтезу и (Г) расширяемость, например, что могут быть присоединены дополнительные группы.
Обычно молекула требует по меньшей мере пять или шесть связей, достаточно сильного сцепления с мишенью, чтобы воздействовать на мишень в наномолярных концентрациях. Точное количество может зависеть, например, от сродства мест взаимодействия. Одна мишень обычно может предоставить большое количество возможных профилей. Такие профили могут соответствовать библиотекам, например, с использованием способов, известных в данной области техники.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения профили создают, используя формат, который соответствует конкретному программному обеспечению поиска и/или структуре данных библиотеки. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения предоставляют поиск фармакофора, например, как известно в базе 1818 (МОЬ) (при поиске в 3Ό базах данных).
8.5 Поиск лидера
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения карту используют для поиска по библиотеке известных молекул для возможного соответствия. Возможно, карту используют вместо аналитических моделей мишени в известных виртуальных техниках сканирования. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения библиотека является предварительно переработанной с тем, чтобы молекулы в библиотеке были описаны в терминах групп и геометрии модели компоновки и/или мишеней, используемых при измерении мишени. Альтернативно или дополнительно, существующая библиотека является предварительно переработанной для сбора описаний сравниваемых измерителей из ее содержания, например, каждая молекула определяется, как параметрическая модель на основании измерителей для измерения. Следует отметить, что такое описание может не быть взаимнооднозначным картированием, например, одна и та же молекула может быть описана с использованием двух разных наборов групп, поскольку существует некоторое перекрывание между химическим поведением групп.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения потенциальные лидеры идентифицируются на основании их включения или возможности включения большого количества групп в требуемых положениях, как указано при помощи карты. В одном из вариантов поиск производят для 3 точек или более (например, 4, 5, 6, 7 или более) соответствий. В другом варианте осуществления каждую молекулу в библиотеке проверяют на количество групп, которое она включает в требуемых положениях
- 31 010258 и на пригодность точек присоединения для присоединения недостающих групп. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения недостающие группы добавляют одну за другой до тех пор, пока не создадут подходящего лидера лекарственного вещества (например, связывание достаточной силы).
Иллюстративный поиск выполняют базой 1818 (МЭЬ).
Один возможный тип поиска содержит принятие во внимание всех пригодных 3Ό структур, причем при поиске их разбивают в наборы и/или поднаборы точек фармакофор и проводят поиск для установления внутри диапазона толерантности, определенной в запросе.
8.6 Отклонение лидера
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения результаты указанных выше способов используют при отклонении лидеров, которые в противном случае выглядят подходящими. В одном из примеров лидера (или семейство лидеров) отклоняют, если указанные выше модели подразумевают отсутствие связывания и/или пространственные несоответствия. В другом примере делают предположение, что если лидер является подходящим, считается, что измеритель, соответствующий треугольнику (или другому количеству) групп на лидере связывается с мишенью. Если такой измеритель не найден или анализ данных подразумевает, что вероятность связывания треугольника трех групп в измерителе является маловероятной, чтобы произойти, лидера отклоняют или исследуют дополнительно. Альтернативно или дополнительно, соответствие некоторого измерителя может также указать, что лидер не является подходящим.
В одном из примеров специалисты в данной области могут использовать информацию, предоставленную для определения, является ли некоторый лидер пригодным для оптимизации (достаточно). Например, предполагается, что путем непосредственного добавления или удаления определенных групп (например, которые часто считаются главными типами небольших изменений в молекуле) сродства могут быть значимо улучшены (часто, по меньшей мере, требуется увеличение на 3-4 порядка).
Путем узнавания того, что изменения должны быть или могут быть (например, где должны быть добавлены дополнительные точки, информация которых может быть предоставлена при помощи некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения), можно увидеть, возможно ли один специфический лидер подвергнуть требуемым изменениям, например, чтобы иметь предполагаемые точки присоединения в правильных положениях. Специфические измерители (например, которые связаны) могут указывать, что требуемые изменения могут быть.
Эти способы также могут быть использованы для отклонения некоторых модификаций лидера, предоставленных во время процесса усовершенствования лидера.
Следует отметить, что некоторые способы отклонения лидера действительно не требуют всех возможных измерителей и/или измерений треугольников, чтобы быть пригодными. Скорее даже часть библиотеки является пригодной, например, для отклонения некоторых лидеров. В одном примере используют библиотеку с неполным охватом, создающую неполную карту (например, часть пространства, отсоединение и/или не все точки связывания), которая может быть использована для отклонения некоторых лидеров и/или указания на потенциальную пригодность других и для поиска. Помимо этого, даже связывание или неудача при связывании одного измерителя может указывать на пригодность или непригодность лидера. Обычно из-за неопределенности, присущей всем химическим процессам в настоящее время, решения не принимаются на основании одного исследования связывания.
8.7 Целевое картирование
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения связывание измерителей исследуют во время процесса поиска. В одном из примеров связывание используют для проверки теории или предположения относительно лидеров. Например, если считается, что некоторый лидер является подходящим, то можно предположить, что по меньшей мере один из нескольких конкретных измерителей связывается. Лидеры могут быть ранжированы, например, на основании того, насколько хорошим является такое целевое связывание. Альтернативно или дополнительно, часть компоновки может быть картирована повторно, как результат процесса поиска. Например, способ поиска может указать на конфликтующие факты структуры компоновки. В другом примере может потребоваться картирование с более высоким разрешением части компоновки, например, для более точного определения расстояния между двумя группами. В некоторых случаях вместо проведения исследования с полным набором измерителей выбирают измерители на основании их наилучшей способности связываться (или нет) с конкретными частями компоновки. Например, если необходимо определить расстояние между двумя точками компоновки, выбирают измерители, которые имеют меньшую способность связываться с другими точками компоновки. В другом примере используют более специфические группы, например, имеющие более ограниченный ассортимент химического поведения и/или имеют более большую направленность. Это может потребоваться при использовании другого каркаса. Возможно, измерители, используемые для такого повторного картирования, имеют меньше треугольников на один измеритель, например, между одним и тремя, для уменьшения вероятности неожиданного связывания. Альтернативно или дополнительно, измерители выбирают таким образом, чтобы пространственные несоответствия препятствовали связыванию в нежелательных местах. В некоторых случаях такие измерители не находятся в базовой библиотеке картиро
- 32 010258 вания, используемой для начального определения компоновки. В некоторых случаях требуемые измерители синтезируют специально, а не выбирают из существующей библиотеки.
8.8 Проверка пригодности мишени
В иллюстративном варианте настоящего изобретения используют карту для определения пригодности мишени быть мишенью для лекарственного вещества. Степень пригодности может быть, например, двоичной или она может быть градуированной (дискретной или непрерывной). В некоторых вариантах настоящего изобретения величина пригодности не является скалярной величиной, например, вектором с каждым элементом вектора, указывающим на другой аспект пригодности. Может быть использована подобная структура для указания пригодности лидеров и потенциальных лекарственных веществ.
В одном из примеров использование тестирования пригодности мишени происходит там, где находятся многочисленные потенциальные мишени. Например, при некоторых заболеваниях существует возможность выбора среди множества белков-мишеней или выбора разных частей в цепи синтеза белка (например, транскрипция ДНК, создание белковой цепочки, свертка, белка, последующая обработка белка и развертывание белка). Некоторые из таких потенциальных мишеней могут быть непригодными.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения карта может быть проанализирована для поиска такой пригодности, например, путем отклонения мишеней с активной областью, которая является слишком большой (для некоторых типов обработки). Размер области мишени может быть найден из геометрии компоновки. Альтернативно или дополнительно, мишень может быть предположительно непригодной из-за того, что она имеет обычно слишком активную (неспецифическую) область мишени, которая может быть определена, например, путем проведения анализа на специфичность определенной компоновки мишени. Альтернативно или дополнительно, мишень может быть предположительно непригодной из-за своей активной области, которая имеет очень слабое сродство (например, могут требоваться большие молекулы лекарственного вещества со многими точками связывания). Альтернативно или дополнительно, мишень может быть предположительно непригодной из-за ее сходства со вспомогательным белком. Такое сходство может быть определено путем сравнения компоновки мишени с такими известными вспомогательными белками. Сходство с любым человеческим белком может помочь при определении потенциальных побочных эффектов заблаговременно. При классификации лидеров лидер может быть оценен на основе возможности его интерференции со вспомогательным белком, который необязательно определен путем проверки связывания лидера с компоновками моделей вспомогательных белков.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения предоставляют базу данных компоновок вспомогательных белков. Такая база данных может быть предоставлена с использованием способов, известных в данной области техники. Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере, часть базы данных предоставляют при помощи систематического картирования вспомогательных белков.
Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере, часть базы данных предоставляют путем создания геометрии области мишени наиболее неблагоприятного варианта или диапазона возможной геометрии для активных областей, основанных на знании структуры субстратов, которые активируют при помощи белка. Такие области мишени наиболее неблагоприятного варианта также могут быть использованы в качестве предварительной информации для облегчения принятия решения, какая из нескольких реконструкций верна.
8.9 Секционирование мишени
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используют карту для идентификации частей мишени как потенциальных точных мишеней, и на которой может быть сосредоточен способ поиска лекарственного вещества. Хотя мишень, как целое, является такой, что подвергается воздействию лекарственного вещества, на нее можно оказать воздействие многими способами, например, разные лекарственные вещества могут блокировать разные части активной области. Альтернативно или дополнительно, некоторые лекарственные вещества могут вызвать конформационные изменения. Альтернативно или дополнительно, некоторые лекарственные вещества могут взаимодействовать с управляющими областями на мишени. Альтернативно или дополнительно, некоторые лекарственные вещества могут быть агонистичными, в то время как некоторые - антагонистичными. Альтернативно или дополнительно, некоторые области связывания могут быть пригодными для использования при присоединении (например, в качестве основания для присоединения молекулы ближе к области мишени), а не непосредственно активности. Области связывания могут быть классифицированы на основании типа воздействия, который можно предположить исходя из связывания молекулы с такими областями. Такая классификация может быть, например, сделана вручную. Альтернативно или дополнительно, может быть предоставлена автоматическая классификация, например, на основании образца структуры (например, который указывает для определенного класса белка, какая область белка может быть подходящей).
Необязательно потенциальные управляющие области, которые могут изменить мишень, являются идентифицированными. Возможно, такие управляющие области идентифицируются на основании связывания в исследованиях связывания. Необязательно, используют модель мишени для исследования, может ли вызвать конформационные изменения связывание в потенциальном управляемом месте, например, на основании сходства мест взаимодействия на разных соседних частях белка.
- 33 010258
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения активные области сегментируют на разные точные мишени на основании подобластей, которые имеют потенциальное для лекарственного вещества взаимодействие, например, на основании их геометрии. Альтернативно или дополнительно, сегментирование основано на выборе таких подобластей, которые не являются общими для подобных подобластей вспомогательных белков (например, сегментирование в определенных и общих областях связывания).
8.10 Анализ и усовершенствование лекарственного вещества и лидера
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанную выше компоновку используют для анализа существующих лекарственных веществ и лидеров лекарственных веществ, например, для помощи при улучшении или повторной разработке лекарственного вещества или при скрининге.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения компоновку используют для определения, какое множество областей мишени на мишени взаимодействует с лекарственным веществом или, какая мишень из множества возможных мишеней взаимодействует с данным лекарственным веществом. Такая методология может быть использована, например, для анализа эффекта лекарственных веществ, способ работы которых неясен.
В другом примере лекарственное вещество анализируют для определения, какая часть лекарственного вещества связывается с мишенью. Это может служить в качестве основы процесса модификации лекарственного вещества, в котором сохраняют части связывания лекарственного вещества, а другие части лекарственного вещества модифицируют. Альтернативно или дополнительно, при модификации лекарственного вещества проявляют осторожность, чтобы не деформировать активную часть лекарственного вещества так, чтобы оно не связывалось, или деформировать лекарственное вещество полностью так, чтобы вызвать пространственные несоответствия.
Следует отметить, что одно лекарственное вещество может взаимодействовать с двумя разными мишенями желаемым способом, причем каждая мишень взаимодействует с разными, возможно перекрывающимися частями лекарственного вещества. Такую активность лекарственного вещества необязательно определяют путем сравнения структуры лекарственного вещества со структурой мишеней.
В некоторых случаях не известны точные пространственные и химические свойства лекарственного вещества (или субстрата белка). Однако путем определения компоновки мишеней, которые связываются с лекарственным веществом, пространственная и химическая компоновка активной части лекарственного вещества может быть оценена.
В другом примере компоновку используют для определения фармацевтической активности побочных продуктов синтеза. При получении лекарственного вещества с использованием конкретного способа, также образуются различные побочные продукты, некоторые с полезной активностью, а некоторые с неблагоприятной активностью. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения сравнивают структуру таких побочных продуктов с областями мишени и вспомогательными белками с учетом оценки того, к каким побочным эффектам они могут привести. Способ получения лекарственного вещества необязательно выбирают или отклоняют на основании активности побочных продуктов, оцененной таким образом, установлено, что тип и количество побочных продуктов, произведенных конкретным способом, могут быть определены. Альтернативно или дополнительно, может быть использовано такое сравнение для облегчения усовершенствования способа получения и/или при принятии решения, какие параметры синтеза использовать. Такое тестирование также может быть использовано с регулирующей целью, например, для одобрения или не одобрения родовых лекарственных веществ.
8.11 Выбор лекарственного вещества
Во многих случаях может существовать множество лекарственных веществ, которые могут лечить болезни. Знание, какая мишень (и вспомогательные белки и/или другие человеческие белки) подвержена воздействию лекарственных веществ, и как она взаимодействует, может быть полезным при выборе между альтернативными способами лечения, для предотвращения побочных эффектов, предотвращения взаимодействия лекарственных веществ или управления им и/или при выборе лечения заболеваний, для которых нельзя подобрать точное лекарственное вещество, например, экзотических тропических заболеваний и некоторых вирусных заболеваний.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения компоновку мишени используют для выбора, какое из множества доступных лекарственных веществ или лидеров лекарственных веществ проявляются так, чтобы быть самыми подходящими для взаимодействия с мишенью. В случае лекарственных веществ это может позволить выбрать альтернативные протоколы лечения. Также в некоторых случаях знание способа взаимодействия может облегчить выбор таких моментов и/или связанных протоколов и/или комбинаций лекарственных веществ, при которых лекарственное вещество наиболее эффективно и/или имеет минимальные побочные эффекты.
Альтернативно или дополнительно, лекарственные вещества могут быть разработаны для взаимодействия с большим количеством мишеней. Например, лидер, который взаимодействует с большим количеством мишеней (например, некотором другом заболевании или синдроме) или частями области мишени могут получить более высокую оценку для дальнейшей обработки, чем другие лидеры.
- 34 010258
Возможным относительным применением является поиск нового применения для старого лекарственного вещества и/или облегчение определения, как модифицировать старое лекарственное вещество для нового применения. Например, при поиске лидеров, которые соответствуют образцу, поиск также можно производить через базу данных лекарственных веществ, чтобы увидеть, какое лекарственное вещество имеет структуру, которая предсказана процессом моделирования для предоставления хорошего связывания. В общем случае существующие лекарственные вещества имеют другие свойства (АОМЕТ).
8.12 Усовершенствование лекарственного вещества
Как отмечалось выше, знание способа взаимодействия и/или проблемы взаимодействия с областью мишени может помочь при модификации лидера, чтобы стать лекарственным веществом. Альтернативно или дополнительно, такое знание может быть применено для использования в усовершенствовании существующего лекарственного вещества и/или модификации лекарственного вещества для взаимодействия с мишенью относительно существующей мишени. Путем сравнения компоновок двух мишеней, например могут быть определены возможные пригодные изменения в лекарственном веществе. Альтернативно или дополнительно, компоновка мишени может быть использована для исследования проблем связывания лекарственного вещества с мишенью (например, очень сильно или очень слабо) и/или определения воздействия модификации лекарственного вещества на такое поведение связывания. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения потенциальное лекарственное вещество, если оно связано, исследуют в отношении модели для определения, существуют ли группы, которые теоретически можно добавить, которые могут связаться с другой точкой в области связывания.
Альтернативно или дополнительно, усовершенствование лекарственного вещества содержит усовершенствование лекарственного вещества для соответствия более чем одной мишени или множеству мутаций мишени, например, включающему одну группу для связывания для одной мутации и одну группу для связывания для другой мутации, например, в ВИЧ некоторые белки имеют два основных вида и многочисленные подвиды. Такое усиление может интерферировать с другими свойствами лекарственного вещества, но компромиссное решение может считаться полезным.
Альтернативно или дополнительно, лекарственное вещество может быть разработано для связывания с поднабором точек связывания, которые являются общими для множества мишеней или мутаций, например, анализируют модели множества мишеней для определения формы точек связывания. Различные способы поиска лекарственных веществ затем необязательно используют, предполагая, что существуют только эти точки связывания. Реальное исследование потенциального лекарственного вещества может быть выполнено на множестве мишеней для гарантии, что различные модификации лекарственного вещества не сделают его неудачным для связывания с одной из мишеней. Альтернативно или дополнительно, если произведена модификация, определяют, может ли модифицированное лекарственное вещество связываться с общими точками связывания и/или имеет ли пространственные несоответствия. Следует отметить, что могут существовать другие причины для поиска лекарственного вещества, которое связывается только с поднабором возможных точек связывания, например, если предполагается мутация в одной из точек связывания и/или чтобы позволить лекарственному веществу работать, даже если интерферирующая молекула связывается с одной из точек связывания.
8.13 Неудачный анализ и повторная разработка лекарственного вещества
Часто лекарственное вещество может быть выпущено в продажу, а затем потерпеть неудачу. Способ, изложенный в настоящем описании, может быть пригодным для определения причины неудачи, а затем возможной помощи в реабилитации лекарственного вещества. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения создают компоновку мишени лекарственного вещества и/или других белков, с которыми предположительно взаимодействует лекарственное вещество (например, на основании типа побочных эффектов). Затем лекарственное вещество сравнивают с мишенями для определения неудач при связывании с правильной мишенью и/или нежелательное связывание с немишенями. Следует принять во внимание, что несмотря на то, что такое сравнение может быть теоретически возможным с использованием других средств, предполагается, что до возможности картирования мишени, такой большой масштаб создания отображения активных областей мишеней не был целесообразным из-за ограничения по времени и стоимости.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения отмечено, что лекарственное вещество может быть подходящим только для части населения, например, из-за индивидуальных различий. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения для реконструкции моделей или образцов мишеней используют гены, которые экспрессируют ложные мишени, и/или мишени, а затем отображают активные области моделей. Результаты могут показать, что индивидуум имеет чувствительность к лекарственному веществу и/или что разные индивидуумы являются устойчивыми к воздействиям лекарственного вещества. Альтернативно или дополнительно, тестирование может быть проведено в отношении патогенных линий для определения различной чувствительности к лекарственным веществам. В некоторых случаях генетические различия связывают с уже известными маркерами, например, чувствительность к сульфатам связана с С6РЭ дефицитом для сульфатов, таким образом, что классификация людей, основанная на совместимости с лекарственным веществом, может быть простой. Альтернативно, до выбора, какое лекарственное вещество использовать, может быть использован генетический
- 35 010258 тест.
8.14 Дополнительный анализ, имеющий отношение к поиску лекарственного вещества
Дополнительные способы анализа могут также улучшить способ поиска лекарственных веществ. Например, многие лекарственные вещества имеют побочные эффекты вследствие их взаимодействия со вспомогательными белками или белками, которые вызывают чувство дисфории, если с ними происходит интерференция. Примеры включают 01 белки и белки печени. Некоторые мишени лекарственных веществ известны как подобные таким белкам. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения создают модели для таких потенциальных генераторов побочных эффектов. Любой потенциальный лидер лекарственного вещества отклоняют (или дают оценку ниже), если показано связывание с одной из таких запрещенных моделей. Альтернативно или дополнительно, лекарственные вещества, которые имеют известные побочные эффекты, анализируют для определения, какой белок они связывают, и такой белок и/или конкретные места связывания используют для определения запрещения связывания потенциального лекарственного вещества.
В другом примере анализа потенциальные молекулы лекарственного вещества анализируют, чтобы увидеть, связываются ли они как субстрат с некоторыми ферментами. Такое связывание может указывать на скорость выхода из строя лекарственного вещества или его экскреции. Альтернативно или дополнительно, такое связывание может быть пригодным для идентификации пролекарств, которые активизируют путем их взаимодействия с некоторыми ферментами, такими как ферменты печени. В таком случае лекарственное вещество может включать два набора областей мишени, один для активизирования лекарственного вещества, и один для связывания лекарственного вещества со своей мишенью. Необязательно связывание с протеазой (или другим белком манипулирования) гарантировано путем добавления групп связывания или измерителей к молекуле лекарственного вещества в подходящие места.
В другом примере набор молекул мишени, который является известным, чтобы быть подвергнутым воздействию одного и того же белка или молекулы, анализируют для определения, имеют ли они общую геометрию связывания, с которыми связываются молекулы. Это может помочь, например, при точной настройке молекулы связываться более селективно, например, путем добавления группы, которая будет интерферировать с другими молекулами мишени и/или помогать при связывании с конкретной молекулой-мишенью.
8.15 Направленный способ поиска лекарственного вещества
Как может быть принято во внимание, способ поиска обычно включает прохождение через различные тупики. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения картирование мишени используют для выбора частей способа поиска, которые являются подходящими для отказа или не допущения их для использования в опытах. Некоторые примеры (некоторые из которых описаны в другом месте данного описания) включают, отклонение мишеней, которые кажутся неподходящими для усовершенствования, идентификации мишеней, вызывающих побочные эффекты, и очистку библиотеки. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения очистку существующих библиотек выполняют путем удаления из библиотеки лидеров, которые имеют ожидаемую низкую вероятность связывания и/или проявляют избыточную к другим молекулам. Например, молекула, которая является очень пластичной, является менее подходящей для связывания. Вероятность связывания может быть оценена, например, с использованием рассуждений с точки зрения энергии, на основании молекулярных степеней свободы.
8.16 Создание удобной модели
Несмотря на то, что многие белки и молекулы организованы в каталог, многие из них не являются известными удобными моделями. Для определения точной применимости белка или молекулы могут потребоваться очень большие расходы. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения потенциальные удобные модели молекул и белков могут быть созданы в широких масштабах следующим способом. Молекула может быть удобной моделью в качестве измерителя или она может быть удобной моделью в качестве лидера или лекарственного вещества. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения существующие места области мишени, например, 10, 50, 100, 1000 или любое меньшее, большее или промежуточное количество сопоставляют с молекулой, чтобы увидеть, является ли подходящим связывание. Считается, что многие молекулы могут оказаться потенциальными удобными моделями. В общем случае большее соответствие является более рабочим, увеличивает вероятность успеха.
В подобном способе картирование белков предоставляет признак их форм активных областей, потенциальных субстратов и/или потенциальных лекарственных веществ, которые могут влиять на них. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения удобную модель находят для белка путем определения его субстрата. Необязательно компоновку активной области белка сравнивают со структурой известных субстратов и белков.
В таком способе библиотека и отдельные лекарственные вещества и белки могут быть указаны в качестве ожидаемой удобной модели. Например, белок может быть одним из следующих семейств белков ОРСК, протеаз, киназ, белков посредников ионных каналов или любым типом белка или другой макромолекулой, найденной в живых организмах.
- 36 010258
9. Иллюстративные приложения поиска
9.1 Обзор
В этом разделе будут описаны существующие способы поиска, а также возможные модификации, которые приняты во внимание в способах, изложенных в настоящем описании.
Несмотря на то, что многие подходы поиска лекарственных веществ известны, обычно в существующих способах используют два основных следующих подхода.
9.2 Разработка лекарственного вещества, основанная на скрининге
Способ поиска лекарственных веществ работает при помощи скрининга мишени относительно большого количества молекул и затем осуществления попытки усовершенствования каких-либо соответствий для производства лекарственного вещества. Процесс заключается в следующем:
(a) Предоставляют обычную библиотеку соединений для скрининга, в равной степени релевантную для всех белков-мишеней. Обычные размеры таких библиотек постоянно растут ориентировочно на один порядок величины (коэффициент 10) за десятилетие. Обычные размеры в настоящее время составляют 110 миллионов. Библиотеки часто являются частной собственностью и поддерживаются каждой корпорацией независимо.
(b) Осуществляют скрининг корпоративной библиотеки относительно выбранной мишени. Производят поиск соединений, проявляющих, по меньшей мере, слабую активность (значимая активность при концентрациях обычно 1-100 мкМ) типа, требуемого относительно мишени.
(c) Если удачное попадание не найдено, процесс на этом завершается. Очевидно, такое происходит часто, примерно в более 70% случаев. Если удачное попадание найдено, начинают этап оптимизации, в котором в качестве конечного результата ожидается соединение с сильной активностью (при концентрации обычно нМ) относительно мишени. Это проводят одним или комбинацией двух следующих методов:
1. В случае существования только одного попадания или, если все попадания являются вариантами одной молекулярной основы, синтезируют большое количество аналогов такого попадания. Такая группа соединений иногда известна как фокусированная библиотека. Их также скринируют в отношении белка-мишени. Целью является определение направления для увеличения активности исходного попадания путем идентификации химических групп и положений на исходном попадании, активность которого увеличивают. Такой метод известен как развивающий (количественная связь активности структур).
2. Если количество химических групп идентифицировано как попадания, выполняют вычислительный процесс идентификации возможных фармакофоров (молекулярных структур непосредственно вовлеченных в связывание попадания с мишенью). Они могут указывать не только на возможные направления оптимизации, но также на их осуществимость для данной молекулярной стартовой точки (как с физической точки зрения, так и с точки зрения синтеза).
(б) Побочным продуктом такого процесса обычно является лекарственное вещество подходящего качества. Молекулы в исходной библиотеке для скрининга часто выбирают для получения свойств, подобных лекарственным веществам. Во время процесса оптимизации доступна только часть информации таким образом, что одновременно требования соответствия подобию лекарственных веществ и увеличенной активности редко находятся под непосредственным управлением. Конечные лекарственные вещества-кандидаты, которые могут получиться в результате этого процесса, имеют точное сходство с соединениями попадания в исходной библиотеке для скрининга.
(е) Тестирование. Лекарственные вещества-кандидаты тестируют, например, на моделях живых животных и затем на человеке для определения эффективности. Многие лекарственные веществакандидаты с этой точки зрения неудачны и при отсутствии всякой основы для модификации являются полностью неадекватными.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные выше изобретенные способы могут быть использованы для усовершенствования указанного выше способа поиска лекарственных веществ, например один или несколько:
(а) Соотношение попадания. Как установлено выше, в большинстве случаев для новой мишени не находят попаданий. Путем создания картирования мишени лидеры, используемые для скрининга, могут быть отобраны лучше. Даже лидеры с очень низким сродством могут быть отобраны для дальнейшего усовершенствования благодаря объединенному показанию очень слабой активности и соответствию карты. Альтернативно или дополнительно, способ разработки библиотеки измерителей прилагают к молекулярной библиотеке для уменьшения повторения и для облегчения гарантирующего покрытия пространства связывания. Это может быть сделано, например, путем проведения анализа библиотеки для идентификации измерителей в пространстве треугольников и/или неравномерного распределения лидеров в этом пространстве. Дополнительно, может быть определено избыточное перекрывание. Альтернативно или дополнительно, библиотека может быть проанализирована для определения молекул, которые не являются подходящими даже для связывания, например, из-за их избыточной гибкости и неизвестного способа связывания. Альтернативно или дополнительно, если скрининг существует на этапах, то могут быть отобраны молекулы для каждой стадии на основании наличия меньшего перекрывания их друг с другом.
- 37 010258
Альтернативно или дополнительно, некоторые результаты связывания могут не учитываться, например, молекула с высокой гибкостью может добавить очень много шума (связывание со многими молекулами многими способами) и, следовательно, не учитываться, по меньшей мере, на первом этапе обработки.
Альтернативно или дополнительно, измерители, которые связываются, могут сами быть использованы в качестве лидеров (и предполагается большое количество таких связываний). Часто библиотека измерителей небольшая по сравнению с корпоративной библиотекой и может быть добавлена к ней с относительно небольшим неудобством. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения результаты старой библиотеки могут служить в качестве исходных стартовых точек для оптимизации (как раньше), но оптимизация может быть направлена при помощи информации, полученной из скрининга с использованием измерителей. Возможно, исследование библиотеки связывания измерителей выполняется на мишени с взаимодействующим лидером. Такой тип исследования может быть использован для определения, происходит ли взаимодействие лидера (или молекулы из библиотеки) с активной областью или нет (например, на основании, влияет ли это на связывание библиотеки измерителей, и величины этого влияния). Такое исследование может быть сравнимо с исследованием, выполненным с другими лидерами связывания и/или с вовсе несвязанными лидерами. Влияние химического строения лидера может быть определено путем проверки исследования на наличие одного или нескольких химически похожих, но не взаимодействующих лидеров.
(b) Направление процесса. Если производят картирование мишени и известна стартовая точка, все еще существует много способов усовершенствования лидера для производства лекарственных веществ. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения знание геометрии мишени и/или химического поведения используют для помощи в направлении процесса модификации, экспериментах физического замещения виртуальными мишенями и/или помощи в отборе (возможном) бесполезных лидеров. Дополнительно, отмечено, что разное комбинаторное создание модификаций лидера может быть упрощено путем выбора только таких модификаций лидера, которые являются многозначительными (или являются наиболее существенными) с точки зрения компоновки мишени и/или на основании трехмерной структуры лидеров (например, путем проверки, какие треугольники проявляются при помощи какого лидера и при помощи какой модификации лидера). Необязательно несоответствие между результатами, основанными на определенной компоновке и действительной активности связывания лидеров, могут быть пригодными при коррекции компоновки, лучшего понимания химической структуры лидера и/или предсказания других лидеров, которые могут быть перспективными.
(c) Восстановление лекарственного вещества. Даже если лекарственное вещество не прошло этап тестирования, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные выше способы могут быть применены для определения причин неудачи и/или предоставления руководства по модернизации лекарственного вещества.
9.3 Альтернативная разработка лекарственного вещества, основанная на скрининге
Химические геномы или хемогеномы стали в последнее время очень популярными. Они основаны на идее, что вместо первого поиска мишени и последующего поиска соединения для нее используется противоположный способ: сначала исследуют соединения для скрининга относительно всей клетки, разыскивая фенотипический результат (например, избирательная смерть раковых клеток). Затем после нахождения активного соединения ищут мишень. Одним из вероятных преимуществ такого подхода является параллельная работа на большом количестве мишеней, многие из которых могут быть даже неизвестными. Однако существующие библиотеки для скрининга не могут гарантировать нахождение попаданий. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используют библиотеку измерителей, как изложено в настоящем описании, и предполагается, что имеется множество измерителей, которые взаимодействуют с клетками. Поскольку взаимодействия могут быть слабыми, можно ожидать нетривиальное количество таких взаимодействий.
9.4 Разработка лекарственного вещества на основании структуры
Такой способ предполагает, что используют программное обеспечение точного моделирования для воспроизведения молекулярного процесса. Способ представляет собой следующее:
(a) Получение точной и подробной трехмерной структуры белка-мишени. Обычно проводят посредством рентгеновской кристаллографии или ЯМР анализа (оба экспериментально). Также существует вычислительный подход, но он обычно не является точным.
(b) Идентифицируют активные участки в структуре белка (не всегда в направлении новых, неизвестных мишеней).
(c) Идентифицируют подходящие точки связывания в активном участке, а также точки, известные как фармакофоры. Это точки, в которых происходит слабое (нековалентное) связывание.
Потенциальные лиганды должны соответствовать количеству (обычно 6 и более) таких точек одновременно для достижения нМ средства.
(й) Разрабатывают молекулы, которые соответствуют активному участку, как геометрически, так и в терминах соответствующих достаточному количеству точек фармакофора. Как этот этап, так и предыдущий выполняют с использованием сцепления или программного моделирования молекулярно
- 38 010258 механического типа.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения предлагаемые способы, изложенные в настоящем описании, могут быть использованы для усовершенствования указанного выше способа поиска лекарственных веществ, например один или несколько из следующих:
(a) Связанные структуры.
3Ό структуры белков являются, очевидно, во многих случаях имеющими небольшую пользу сами по себе. Многие исследования показали, что существуют сложности при разработке сильных связей, если основываться только на такой (т. е. геометрической) информации. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения отмечено, что пригодная информация находится в 3Ό структурах мишени, связанной с лигандами. Поскольку такие лиганды изначально известны, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, измерители, которые связываются с мишенью используются вместо таких лигандов, с предположением, что может быть найдено значимое количество таких измерителей для связывания. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используют процесс связывания измерителей и затем моделируют мишень (например, используя ЯМР или рентгеновской кристаллографию), возможно несколько раз, с разными присоединенными измерителями. Предполагается, что форма области мишени с присоединенными измерителями пригодна для разработки сильных связей с использованием способов, известных в данной области техники. Возможно, известные способы могут быть модифицированы, например, для сбора результатов разных конфигураций, вызванных разными местами связывания разных мишеней. Необязательно обеспечение множества измерителей для связывания (например, 5, 10, 25, 50, 100 или любое меньшее, промежуточное или большее количество) может помочь при определении способа (способов) связывания мишени, возможно улучшая понимание также при помощи предоставления частных способов связывания. В общем случае обеспечение большего количества измерителей обозначает больший объем работы, но может улучшить точность анализа.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения связанные структуры, полученные из множества измерителей, комбинируют, например, при помощи наложения с мишенью в качестве основания. Такое наложение может в результате дать общую модель области связывания мишени и/или полностью связанную конфигурацию, а не ее части, которые могут быть предоставлены каждым измерителем.
(b) Сравнение. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения форму активной области, определенную моделируемую модель, сравнивают с формой области, как определено способом картирования. Различия между двумя способами могут помочь при коррекции способа картирования/реконструкции или при ее коррекции при моделировании модели. Необязательно моделируемую модель используют для выбора между альтернативной реконструкцией и/или для облегчения точной настройки реконструкции, например, облегчая вычисление более точных расстояний и/или указывая, какие возможные группы могут участвовать в связывании.
(c) Идентификация точек связывания. В общем случае программное моделирование не является достаточно точным для предсказания точек связывания в белке-мишени. Также активные области могут быть трудны для идентификации. Особенно это происходит в случае новых мишеней. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные выше способы обходят одну или обе эти проблемы путем экспериментальной идентификации потенциальных точек связывания и/или способов, например, с использованием стандартной библиотеки для исследования измерителей. Затем активные области анализируют с большей глубиной, используя программное обеспечение, например, для предсказания сродства новых соединений с определенной мишенью.
9.5 Модульная сборка лигандов
Такой способ, который, очевидно, используется Зииеык тс., работает при помощи конструирования лидеров из частей, которые показывают сродство. Способ представляет собой следующее:
(a) Синтезируют конечную библиотеку элементарных молекулярных фрагментов, которые включают порт линкера (т.е., участок молекулы, на котором присоединение может быть легко осуществимым). Это обычно малые молекулы, предварительно идентифицированные как фармакологически интересные, и которые подвержены включению стандартного порта линкера.
(b) Проводят скрининг элементарных фрагментов в отношении белка-мишени, разыскивая чрезвычайно (~ 1 мМ) низкое сродство. Этот этап обычно проблематичен.
(c) Связывают группы двух или более фрагментов через их компоненты порта линкера для достижения увеличения сродства. Расстояние между двумя фрагментами, т.е. длина цепи связывания, может различаться и оптимизироваться.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения раскрытые способы, изложенные в настоящем описании, могут быть усовершенствованы указанным выше способом поиска лекарственных веществ, например одним или несколькими из следующих:
(а) Элементарные фрагменты не разработаны в настоящее время в данной области техники с использованием любой логики, которая может быть рассмотрена как исчерпывающая, т.е. используются обычные метрики разброса (как в стандартных библиотеках скрининга), но они не собраны в конечный
- 39 010258 список. Следовательно, попадания находят редко (для обычных мишеней), даже меньше, чем для обычных библиотек скрининга, возможно, вследствие очень низкого ожидаемого сродства, которое формулирует многие технические проблемы (например, растворимость). В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения набор фрагментов выбирают на основании охвата пространства. Например, фрагменты могут быть парами (треугольниками) групп, имеющими расстояния, и типы групп выбирают для охвата пространства вероятности.
(Ь) Геометрия, т.е. характерное расстояние и ориентация между двумя слабо связывающимися группами, полностью отсутствует из результатов исходной библиотеки скрининга в данной области техники. На этапе связывания могут быть испытаны только очень ограниченные варианты геометрии (т. е., длина линкера). В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения связывание библиотеки измерителей используют для предоставления геометрических попаданий (или полной модели), которая помогает при решении, как соединить фрагменты, какие фрагменты соединить и какие расстояния установить между фрагментами. Также это может помочь при определении, какой тип линкера использовать при соединении фрагментов. Также это может быть использовано для синтеза новой молекулы, которая включает части связывания измерителей связывания, противоположно разнесенных при помощи подходящей структуры (например, изменением на известном лекарственном веществе).
10. Иллюстративные применения, не связанные с поиском
Указанные выше способы измерения также могут быть использованы для других применений, чем поиск лекарственных веществ. Для таких применений может потребоваться другой набор измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способы измерения используют для оценки токсичности, например, для идентификации вспомогательных белков, которые могут иметь неблагоприятные взаимодействия с некоторым лекарственным веществом или потенциальным токсином. Это может быть полезным при определении токсичности промышленных или бытовых химических веществ.
В другом иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способы измерения используют для предсказания сродства антитела к веществу и/или клетке, например, путем идентификации участков связывания на антителе и/или веществе.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способы измерения используют для отображения внешней стороны организма, например, вируса, тел риккетсии, червяка, одноклеточного простейшего организма, грибов, амебы или бактерии. Это также может быть полезным при разработке вакцины. Например, вакцина часто бывает более эффективной, если она получена из белка, форма которого не изменена. Путем определения, какие части областей связывания на внешней стороне патогена не изменены, такое определение может помочь при выборе конкретного белка из патогена для использования при вакцинации и/или помочь в оценке изменений при создании пригодной вакцины. Для предотвращения аутоиммунных ответов активные области существующего вещества вакцины могут быть картированы, чтобы увидеть, имеет ли сходство образец в достаточно сильной степени с таковым реальных белков. Следует отметить, что такое соответствие может зависеть от генетического материала индивидуума.
Альтернативно, для абсолютных измерений в некоторых вариантах настоящего изобретения указанные выше способы используют для определения относительных измерений, например, для измерения конформационных изменений в белке в разных условиях. Одинаковые (или разные - например, для соответствия новых предполагаемых измерений) исследования связывания могут применяться к белку в разных условиях. Возможно, более гибкие измерители и/или менее стабильные измерители используют для такого приложения.
В другом иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанный выше способ используют для поиска новых сельскохозяйственных химических веществ, таких как инсектициды и гербициды, которые являются специфическими мишенями путем воздействия белков, известных как ключевые только для некоторых типов паразитов или сорняков. Альтернативно или дополнительно, разрабатывают искусственные гормоны, чтобы соответствовать мишеням в растительных клетках.
11. Использование предварительной информации
В некоторых примерах указанный выше способ описан как слепой, который предполагает нейтральную стартовую точку по существу без знаний о мишени. В некоторых случаях существует предварительное знание о мишени, собранное из разных источников и/или при помощи предыдущих измерений мишени. Такая предварительная информация может быть использована многими способами. Ниже следуют некоторые примеры.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения предварительная информация является достаточной для предположения нескольких альтернатив. Исследование связывания с библиотекой измерителей с реконструкцией или без нее может предоставить достаточную информацию для выбора между альтернативами, например, между альтернативными моделями, часть лидера которых взаимодействует с мишенью, или выбора между двумя типами реконструкции компоновки области мишени. Необязательно с этой целью набор измерителей может быть уменьшен до только таких измерителей, которые могут отличаться и/или необходимы для любой одной из моделей.
- 40 010258
В другом примере рентгеновская кристаллография, ЯМР, ИК-спектроскопия и/или химические свойства мишени используют в указанном выше способе реконструкции, например, для решения неопределенностей и/или для компенсации недостатка данных. В одном из примеров такие способы демонстрируют, как один или несколько измерителей действительно связываются с мишенью. В другом примере такие способы или другое предварительное знание используют для форсирования некоторой структуры, предназначенной для реконструкции, а не последующую указанную выше оценку, основанную на реконструкции. Например, форсирование структуры для включения некоторой подформы (например, тетраэдрической части), которая по каким-либо причинам не могла быть реконструирована из данных исследования.
В другом примере, если известна часть мишени, она может прореагировать с субстратом, который блокирует такую известную часть таким образом, что измерение может применяться только для неизвестной части. Альтернативно, статистики взаимодействия в известной части могут быть использованы для помощи в статистиках связывания, связанных со структурой в неизвестной части. Например, компьютерная модель или аналогичная мишень могут быть использованы для предоставления оценки, какие мишени связываются и с какой силой в известной части. При анализе результатов исследования измерители, которые связываются с известной областью, не учитываются, не используются в исследовании и/или их силу связывания уменьшают во время анализа. Необязательно измеритель не удаляют из соображения, что его удаление может не оставить треугольники некоторого размера и/или группы для связывания в неизвестной области. Альтернативно, библиотеку используют полностью, например, как отмечалось выше, что одновременный скрининг с использованием 100000 исследований за раз является современной технологией.
В другом примере, если используют альтернативный способ измерения, предварительная информация может обеспечить понимание желаемых стартовых точек.
Необязательно предварительную информацию используют как входные данные для модификации способа связывания, например, путем изменения окружающей среды.
В другом примере предварительную информацию используют для определения условий окружающей среды, используемых во время измерения, например, используя информацию из попыток предварительных исследований с подобным белком для указания, что условия окружающей среды являются подходящими для обеспечения связываний и/или, по меньшей мере, не мешают.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения предварительную информацию используют для разработки специфических каркасов, групп и/или измерителей для проведения улучшенного измерения конкретной мишени. Молекулы могут быть, например, разработаны специально, и/или сконструирована подбиблиотека путем выбора ранее известных молекул. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каркас выбирают для такой подбиблиотеки благодаря небольшому (например, 0,5А) различию в стороне треугольника из-за изменения в каркасе. В способе обычного картирования, такое различие может не быть важным, но при картировании с высоким разрешением, для некоторых мишеней (например, где слабое связывание) это может быть важным. Подобным образом, набор измерителей может быть предоставлен для покрытия некоторого диапазона размеров и/или типов химического поведения с высоким разрешением.
12. Итерационное измерение
В некоторых способах, адекватных для использования предварительной информации, итерационные измерения позволяют формировать информацию этапа предварительных измерений для использования, например, для лучшей настройки текущего этапа или для отклонения некоторых вероятностей.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, кроме способа измерения одного этапа, например, как описано в некоторых вариантах осуществления выше, используют способ итерационного измерения. В одном примере такого способа создают реконструкцию с более низким разрешением. Затем проводят дополнительное исследование, используя одну и ту же или другую библиотеку измерителей, и предоставляют реконструкцию с более высоким разрешением. Может быть использована более ранняя реконструкция, например, как стартовая точка для способа реконструкции и/или для облегчения выбора, какие измерители использовать в дополнительном исследовании. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используют такой итерационный способ, если стоимость и/или время для выполнения одного исследования полностью больше.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения итерационное измерение использует более гибкие измерители (объяснено ниже) в первом наборе измерения, чем во втором наборе измерений. Альтернативно или дополнительно, используют разные поднаборы измерителей для разных наборов измерений.
Различия между этапами могут быть в правильности реконструкции, например, какие, где лежат места взаимодействия. Альтернативно или дополнительно, различие может быть в точности, например, в расстоянии между двумя местами связывания или углом связи места связывания. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения указанные выше предположения покрытия диапазона, например, для размеров гидрофобных связей и для направленных связей делают строже в более поздних итерациях реконструкции, например, обеспечивая 15 направленных связей. Однако не все измерения
- 41 010258 могут быть необходимы для повторного выполнения. Взамен используют только такие измерители, которые связаны с местами взаимодействия, которые в модели предполагаются для изменения. Используют различные способы поиска, известные в данной области техники, для облегчения обеспечения и/или определения сходимости исследования и способа реконструкции, например, поиска экстремума.
13. Измерители, физические свойства
13.1 Обзор
Выше описаны различные применения измерителей, некоторые из них могут использовать полную библиотеку измерителей (например, полностью охватывающее и имеющее достаточное разрешение) и некоторые из них могут альтернативно или дополнительно, применять неполную библиотеку. Одно или несколько из некоторых исследований необязательно учитываются при разработке таких библиотек. Такие иллюстративные исследования и решения, которые необязательно могут быть применимы при разработке и/или выборе измерителей, разработках измерителей и/или наборах измерителей, описаны ниже. Как отмечено, некоторые исследования относятся к свойствам отдельных измерителей, а некоторые к свойствам измерителей, как набора. Разработка (и/или выбор) полного набора измерителей может быть адресована к многочисленным исследованиям и различным альтернативам, например, как показано в иллюстративном наборе измерителей, описанном ниже. Такие исследования объяснены ниже. В общем случае, следует отметить, что даже некоторые измерители в наборе измерителей не являются пригодными, это обычно не умаляет пригодность всего набора измерителей.
На фиг. 4 показан иллюстративный измеритель 400. Обычный набор измерителей включает большое множество измерителей. Возможно, все измерители являются частью основной общей разработки, а также могут быть описаны ниже, однако это не существенно. Дополнительно, может быть большое количество измерителей, разработок измерителей и наборов измерителей, которые пригодны для измерения.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения значительная часть набора измерителей основана на изменениях небольшого количества основных молекул, называемых каркасами. В таком способе разработки каркас включает набор точек присоединения, и каждый измеритель разрабатывают, выбирая каркас и размещая разные группы на точках присоединения. Одним из потенциальных преимуществ такого присоединения является то, что для синтеза библиотеки требуются некоторые различные химические способы. Другим потенциальным преимуществом является то, что созданная библиотека имеет более предсказуемое химическое поведение, отраженное, например, в окружающих средах, используемых для исследования. Другим потенциальным преимуществом является то, что может быть достигнут более предсказуемый и/или изменяемый набор расстояний между группами. Другим потенциальным преимуществом является простота разработки охватывающей библиотеки. Другим потенциальным преимуществом является то, что легче гарантировать охват в библиотеке или части библиотеки. Другим потенциальным преимуществом является то, что использование таких типов изменений (возможно с каркасами, новыми для библиотеки) поддерживает создание недостающих или желаемых измерений, специально. В одном из случаев, например, новые измерители с конкретными расстояниями создают при помощи модифицирования существующего каркаса. Следует отметить, что не все такие потенциальные преимущества предполагаются в каждом варианте настоящего изобретения.
Следует принять во внимание, что для данной библиотеки части могут быть основаны на каркасах, поскольку другие части создают с использованием других веществ, например, выбором из существующей молекулярной библиотеки и/или, конструируя с использованием различных молекулярных конструкций, способами разработки и синтеза, известными в данной области техники, пытаясь оценить стоимость разработки молекул с конкретными свойствами. Помимо этого, библиотека сущностей может быть основана не на каркасах. Следует также принять во внимание, что все библиотеки, основанные на каркасах, предоставляют все, некоторые или даже любые из указанных выше преимуществ.
13.2 Каркас.
На фиг. 4 показано, что измеритель 400 включает каркас 402, к которому присоединены четыре группы, к четырем из возможно большего количества точек присоединения. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерители 400 выбирают для охвата диапазона расстояний между группами. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения путем изменения расположения связи групп среди доступных точек присоединения, устанавливают различные внутригрупповые расстояния для одного измерителя. Более большой диапазон возможных значений необязательно достигается путем обеспечения диапазона возможных каркасов. Однако следует отметить, что каркас сам по себе не требуется. Скорее ожидается, что, по меньшей мере, для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения по стоимости может быть более эффективным создание библиотеки, комбинаторно использующей каркасы. Это проиллюстрировано на фиг. 4В, где измеритель показан, как треугольник, определяемый своими группами и расстоянием между ними без какой-либо ссылки на создание каркаса.
Однако в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется каркас, из которого конструируют множество различных измерителей. Множество различных или одинаковых групп может быть избирательно присоединено к разным местам на каркасе с использованием отно
- 42 010258 сительно стандартизованных способов комбинаторного создания химических соединений, таких как создание диапазона измерителей, возможно имеющих общеизвестные химические свойства (например, растворимость, давление насыщенного пара, стабильность).
В некоторых вариантах настоящего изобретения каркас (каркасы) выбирают таким образом, чтобы он не простирался до границ или выходил за границы размера (размеров) треугольника при помощи групп. Альтернативно, или в некоторых случаях каркас и/или некоторые группы действительно интерферируют со связыванием и могут быть причиной пространственных несоответствий. Путем обеспечения диапазона каркасов можно избежать пространственных несоответствий некоторых измерителей и/или могут быть определены причины пространственных несоответствий.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения геометрия каркаса и/или химический состав являются значимыми.
Необязательно участие измерителя в обеспечении связывания треугольников не учитывается при разработке набора измерителей. Альтернативно, химическая активность каркаса учитывается при разработке набора, например, для предоставления одной или нескольких групп. Необязательно влияние каркаса на обеспечение связывания, отталкивающих и/или интерферирующих связей, учитывается при реконструкции или анализе. Альтернативно или дополнительно, геометрию каркаса подбирают для учета при анализе, например, для определения причин пространственных несоответствий.
Альтернативно или дополнительно, анализ треугольников связывания игнорирует любое связывание треугольников, которое, возможно, является не найденным для треугольника (например, на основании геометрии измерителя).
13.3 Объемная геометрия измерителей
Как правило, треугольники определяют плоскость, которая может быть, а может не быть плоскостью каркаса (пусть любого). В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, если измерители выбирают для включения в библиотеку, то их выбирают таким образом, чтобы присоединенные группы лежали в плоскости или в некотором другом желаемом соответствии. Плоскостное размещение имеет потенциальное преимущество, предотвращая включение мультиустойчивых (например, конформационно изменяющихся) молекул, которое нежелательно для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, поскольку они могут создавать помехи при анализе и/или уменьшать вероятность связывания. Возможно, предоставляется набор измерителей для покрытия диапазона возможных неплоскостных ориентации. В некоторых вариантах осуществления это является более желательным, чем выбор молекул, которые демонстрируют конформационные изменения. Молекулы с конформационными изменениями могут быть исключены использованием других способов, а также, например, путем анализа каждого потенциального измерителя. Альтернативно или дополнительно, измерители выбирают таким образом, чтобы размеры измерителей или конкретных треугольников в них не изменялись, даже если другие части измерителей демонстрируют конформационные изменения. Необязательно некоторый треугольник в измерителе может быть нейтрализован путем создания его энергетически неподходящим для связывания, например, гарантией того, что треугольник демонстрирует конформационные изменения или добавление гибкости к связям одной или нескольких его групп. Однако следует отметить, что такая точная модификация измерителя может не быть возможной, например, вследствие небольшого размера измерителя или его возможного влияния на другие части измерителей и/или других треугольников.
13.4 Гибкость
Гибкость измерителя может неблагоприятно влиять на одну или обе величины информации, предоставляемой соответствием измерителей и сродством измерителя к мишени. Поскольку является достоверным то, что гибкие молекулы больше подходят для поиска подходящих точек для связывания, увеличенная гибкость может, по меньшей мере, в некоторых случаях в целом уменьшить возможность связывания молекулы по энтропийным причинам. Кроме того, связывание гибкой молекулы обеспечивает менее точной информацией, чем связывание жесткой молекулы.
Таким образом, хотя с использованием гибкого измерителя большее количество компоновок мест взаимодействия могут быть соответствующими, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, для библиотеки измерителей выбирают некоторое количество относительно жестких измерителей для того, чтобы измерения с использованием таких измерителей были более точными. Необязательно по существу все измерители в наборе измерителей являются по существу жесткими.
В иллюстративном варианте настоящего изобретения измерители являются с точки зрения трансляции жесткими, так как расстояние между группами не изменяется значительно. Альтернативно или дополнительно, измерители являются жесткими с точки зрения вращения, так как не изменяется относительная ориентация групп. Необязательно гибкость распространяется на химическую специфичность групп, например, при помощи выбора групп, которые являются более или менее специфичными. Например, можно выбрать группы, которые имеют только одну функцию (т. е., для выбранного гидрофобного трет-бутила или неароматического кольца (например, циклогексана) или для водородных связей избежать использования гидроксила (ОН), который является и донором и акцептором) или наоборот.
Однако в иллюстративном варианте настоящего изобретения предоставляется небольшая степень
- 43 010258 гибкости, например, для гарантии перекрывания между измерителями. В одном из примеров степень гибкости является достаточной для того, чтобы пара из групп в мишени могла быть сопоставлена при помощи многочисленных пар групп в измерителе с разными расстояниями между ними. В иллюстративном варианте настоящего изобретения измерители разрабатывают таким образом, что каждое расстояние между группами в мишени может соответствовать как измерителю, который имеет немного большее расстояние, так и измерителю, который имеет немного более короткое расстояние. Степень гибкости может быть определена таким образом, чтобы требовалась относительно низкое количество энергии, чтобы связать или растянуть измеритель с тем, чтобы он мог соответствовать компоновке групп в мишени. Уровни релевантной энергии могут зависеть, например, от чувствительности исследований, от концентрации измерителей и/или окружающей среды проведения исследований.
Необязательно, по меньшей мере, небольшое количество измерителей является гибким, например, для компенсации измерителей, которые являются неподходящими. Например, как отмечалось в настоящем описании, гибкость относительно вращения может позволить участие водородных связей и/или ароматических колец. Альтернативно или дополнительно, гибкие измерители используют для облегчения обеспечения информации низкого уровня, которая затем может быть точно отрегулирована с использованием жестких измерителей. Необязательно уменьшенное количество информации (например, путем отсутствия связывания и/или меньшей точности) компенсируется избытком измерителей и единицами измерения треугольников в измерителях.
Следует отметить, что конкретный способ определения, какой треугольник связан, описанный выше, предоставляет значительно больший вес для жестких треугольников. Следует отметить, что в одном измерителе треугольники могут иметь разную степень жесткости.
В иллюстративном варианте настоящего изобретения программное обеспечение Са1а1уз1 от Лссе1гу§ (ранее М81) используется для анализа жесткости измерителя.
В иллюстративном варианте настоящего изобретения по меньшей мере 20, 40, 60, 80% или любой меньший, промежуточный или больший процент измерителей являются жесткими. В общем случае если используют более жесткие измерители, они облегчают анализ с использованием способов, изложенных в настоящем описании. Однако такие измерители не могут быть пригодными и/или по разным причинам могут быть желаемыми для использования нежестких молекул, например, если такие молекулы являются подходящими лекарственными веществами или имеют другие свойства, полезные, чтобы делать их подходящими для скрининга.
В иллюстративном варианте настоящего изобретения существенно жесткую молекулу (или связь) определяют как молекулу, которая имеет одну энтропийную конфигурацию и в которой, кроме для атомов водорода, нет перемещения связи более чем на 1А при использовании менее чем 20 кКал/Моль. В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения можно позволить меньшую жесткость, например, позволить большее перемещение, такое как 0,8А, 1,5А, 2А или любое большее, меньшее или промежуточное значение при 10, 15, 30, 40 кКал/Моль или любом меньшем, промежуточном или большем приложении энергии. Следует принять во внимание, что абсолютно жесткие молекулы являются обычно невозможными. Взамен, термин существенно жесткий используется в формуле изобретения. Поскольку молекулы становятся менее жесткими, они могут связываться с большей трудностью и менее специфично в смысле их связывания. Однако менее жесткие молекулы могут быть легче получены и/или использованы для гарантированного покрытия, например.
Обычно жесткие молекулы являются такими, у которых все одинарные связи являются либо частью кольца, либо присоединяют концевые атомы, т.е. к одному из их концов (например, единичные атомы или простые группы, такие как ΝΗ2, для которой вращение не представляет интерес в некоторых случаях). Как только кольцо вырастает слишком сильно, например, больше 5 или 6 атомов в некоторых случаях, кольцо становится гибким. Кольца с большими размерами также могут быть жесткими, например, если не существует более 2 смежных одинарных связей, атомы которых совместно участвуют только в одинарных связях (т.е., если любые из атомов в кольце сами присоединяются при помощи двойной связи к атому, который не является членом кольца, это также может обеспечить жесткость такого сегмента кольца). Одинарная ковалентная связь является свободной с точки зрения вращения, если только она не является частью кольца.
13.5 Длины измерителей
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения длины сторон измерителей (т.е., расстояние между центром масс групп) выбирают так, чтобы прокрыть диапазон ожидаемых расстояний между местами взаимодействия и/или размеры малой молекулы лекарственных веществ. Альтернативно, например, для немалых молекул лекарственных веществ может быть выбран другой диапазон, чем для малых молекул лекарственных веществ. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения выбранный диапазон составляет от 2 до 12А. В другом примере диапазон не превышает 10А или не превышает 8А. Альтернативно или дополнительно, диапазон превышает приблизительно 3А или 4А. В некоторых случаях может быть полезна внешняя длина или внутренняя длина, которые определяются участием внешних или внутренних групп в треугольнике.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения выборку выбирают таким об
- 44 010258 разом, чтобы получить однородную выборку энергетических затрат, требуемых молекуле для соответствия разрешению выборки. Например, если первая сторона треугольника имеет длину хА, а вторая сторона треугольника имеет длину у А, диапазон расстояний, покрываемых первой стороной, должен требовать такое же количество энергии для модификации молекулы для подгонки диапазона, как диапазона расстояний, покрываемых второй стороной. Обычно это означает, что поскольку молекула большая, диапазон связывания для одной и той же величины энергии увеличивается. Необязательно разрешенная величина энергии является параметром способа исследования используемых мишени и/или измерителей, например, чтобы позволить найденное связывание измерителями.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения диапазон покрывается промежуточными размерами с тем, чтобы по меньшей мере один измеритель мог соответствовать каждому внутригрупповому расстоянию для каждой пары групп. Альтернативно или дополнительно по меньшей мере два измерителя или стороны измерителя являются подобными в геометрии групп. Альтернативно, соответствуют только две стороны измерителя. Разное внешнее окружение может навязывать разное количество измерителей, например, некоторые связи могут демонстрировать большую гибкость при одной температуре, но не при другой.
Выборка расстояний при помощи измерителей может даже находиться в соответствии с диапазоном или может изменяться, например, экспоненциально и/или ступенчато, из-за воздействия изменяющихся каркасов между треугольниками для достижения разных длин сторон треугольников.
Следует отметить, что некоторые наборы длин сторон не могут быть объединены в один треугольник из-за требуемых соотношений в треугольнике, а именно, сумма длин любых двух сторон больше чем длина третьей стороны.
13.6 Стабильность в окружающей среде
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерители используют для мишени в нормальных физиологических условиях, включающих управляемые рН, температуру содержания ионов. Таким образом, они могут быть выбраны корректно выполняемыми только в стандартных условиях окружающей среды.
Однако в некоторых вариантах осуществления диапазон тестирования может не соответствовать обычно существующим физиологическим условиям. В конкретном примере желаемым свойством лекарственного вещества может быть активность при температурах гипертермии или у пациентов с жаром и ненормальными физиологическими температурами.
Определенный набор измерителей может использоваться для нефизиологических состояний, например, замещения некоторых измерителей другими. Альтернативно или дополнительно, может быть предоставлен относительно стабильный набор измерителей, который демонстрирует такое же поведение в широких пределах видов окружающей среды. Альтернативно или дополнительно, даже если свойства измерителей изменяются, если изменение известно и поддерживается охватывание, способ реконструкции может быть отрегулирован (например, места и/или амплитуды в пространстве треугольников) для учета воздействий окружающей среды.
Другая возможная переменная окружающей среды представляет собой тип используемого растворителя, поскольку некоторые измерители могут не быть сильно растворимыми в воде, поэтому измерения могут использовать нестандартные растворители.
В другом примере измеритель может демонстрировать конформационные изменения, которые желательны для измерений при небольших изменениях окружающей среды, таких как концентрация ионов кальция. Может быть желательным, чтобы измерители не проявляли одинаковую чувствительность в качестве белка мишени к изменениям.
Альтернативно или дополнительно, измерители могут быть разработаны или выбраны так, чтобы они изменялись в различных условиях окружающей среды, таким образом, например, позволяя одной мишени производить многочисленные измерения, каждое в разных окружающих средах.
13.7 Однозначность измерителей и перекрывание сторон и треугольников
Как указывалось выше, две разные длины сторон измерителя могут соответствовать конкретной конфигурации места взаимодействия, например, при помощи места взаимодействия, способного к связыванию двух разных групп и/или вследствие гибкости в измерителях (и/или мишенях), которая не может быть полностью убрана.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения перекрывание между измерениями измерителей управляется, чтобы по существу быть постоянным в пространстве измерителей. Альтернативно или дополнительно, перекрывание минимизируют. Альтернативно, по меньшей мере, поощряется минимальная величина перекрывания, например, для компенсации различных случайностей, если измеритель не связывается или исследование не имело успеха или для предоставления дополнительной информации присоединения.
Следует отметить, что даже если используют по существу жесткий измеритель, для взаимодействия свойственен уровень толерантности так, что всегда есть некоторая степень свободы, хотя возможно при расходе силы связывания.
Если известна степень перекрывания, его эффекты могут быть компенсированы указанными выше
- 45 010258 способами реконструкции, например, во время кластеризации. Альтернативно или дополнительно, если ожидаемая степень перекрывания не проявляет ожидаемых эффектов, измерение является сомнительным.
Однако в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения обеспечивают большую степень перекрывания, например, коэффициентом два, три или более повторений треугольников. Может быть обеспечено фрагментарное перекрывание, например, путем использования групп, которые не имеют ортогонального сродства (в детектируемом диапазоне) и/или как результат частичного перекрывания между треугольниками. Однако обычно точно такой же треугольник не может быть повторен, например, из-за различия между каркасами и/или другими группами и/или воздействия других групп внутри каркасов.
Таким образом, альтернативно или дополнительно, для случайного перекрывания некоторые или все треугольники повторяют между измерителями. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения такое повторение используют для компенсации эффекта пространственных несоответствий и/или другого неожидаемого химического поведения, проявляемого некоторыми измерителями. Альтернативно или дополнительно, повторение предоставляют для облегчения определения, какой треугольник связан на основании связывания измерителей. Для такого эффекта измерители могут быть выбраны таким образом, чтобы перекрывание было меньше между измерителями относительно других треугольников, которые включают два измерителя. Однако очевидно, что если каркасы достаточно разные, вероятность перекрывания большинства треугольников в одном каркасе с большинством треугольников в другом каркасе, мала. Это может помочь отличить перекрывание между разными каркасами и измерителями. Альтернативно, могут быть использованы подобные каркасы таким образом, что будет обеспечена большая степень перекрывания треугольников одинаковых измерителей. Следует отметить, что часть перекрывания предоставляют при помощи коэффициента, при котором измерители могут иметь некоторую степень гибкости, поэтому одинаковый массив треугольников точек связывания может быть сопоставлен при помощи треугольников разных размеров. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения библиотеку разрабатывают так, что массив точек каждого треугольника может быть подобран для соответствия при помощи по меньшей мере одного более большого треугольника и по меньшей мере одного более маленького треугольника. Такое перекрывание может быть дополнительным или вместо перекрывания типа повторений, в котором по существу одинаковые треугольники предоставлены, по меньшей мере, дважды.
Необязательно порядок групп в конкретном каркасе регулируется для учета ожидаемых пространственных несоответствий, например, для гарантии того, что, по меньшей мере, некоторые треугольники не будут иметь одинаковые проблемы пространственного несоответствия, как другие треугольники.
Альтернативно или дополнительно, смесь измерителей, имеющих одинаковые треугольники, но разные пространственные несоответствия, может быть разнородной в одном массиве, чтобы помочь избежать проблемы пространственного несоответствия.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, несмотря на то, что перекрывание треугольника обычно и не является одним и тем же, треугольники измерителей, по меньшей мере, некоторых из библиотеки, например 20, 40, 60% или любой меньший, промежуточный или больший процент выбирают таким образом, чтобы распределение треугольников в пространстве треугольников образовывало относительно дискретную сетку с кластерами треугольников возле точек сетки. Альтернативно, по меньшей мере, некоторые из библиотек, например 20, 40, 60% или любой меньший, промежуточный или больший процент выбирают таким образом, чтобы перекрывание пространства треугольников было относительно равномерным с небольшой кластеризацией. Как отмечено выше, перекрывание может быть пригодным для преодоления различных причин несвязывания. Однако большее перекрывание может означать более большую библиотеку.
Следует отметить, что степень перекрывания не обязана быть равномерной. Например, некоторые размеры треугольников могут быть более подвержены пространственным несоответствиям (например, если они все используют большие каркасы), в которых может быть предоставлен случай более большого перекрывания. Необязательно способы кластеризации принимают в расчет степень перекрывания, например, для определения порога при принятии решения, связан ли треугольник.
13.8 Масса и размер измерителя
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерители выбирают так, чтобы они имели минимальную массу. Предполагается, что с увеличением массы треугольник становится более энергетичным и менее подходящим для связывания. Альтернативно или дополнительно, более большая масса означает более большой размер и больше шансов для пространственных несоответствий. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каркасы выбирают так, чтобы они имели массу до 200, не включая группы. Возможно, увеличенная масса групп бензольного кольца компенсируется, по меньшей мере, частично его увеличенным сродством. Альтернативно или дополнительно, измерители выбирают при помощи размера, например, чтобы он был по размеру больше 4 конденсированных колец (например, примерно 10А). Альтернативно или дополнительно, если выбирают молекулы для включения в качестве измерителя, выбор является неудачным, если молекула достаточно большая
- 46 010258 или достаточно массивная. Следует отметить, что в некотором случае рассмотрение размера относительно. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения желательно, чтобы треугольник имел стороны порядка размера каркаса. Небольшие треугольники на большом каркасе могут быть не приняты в расчет при учете распределенных треугольников конкретным измерителем, и возможно потребуется их снабдить более меньшими каркасами.
Следует принять во внимание, что эти примеры не ограничены и измерители могут быть больше и/или иметь более большую массу или быть ограничены тем, чтобы быть меньше и/или иметь меньшую массу, например, в зависимости от приложения или реализации.
14. Конкретная и общая разработка набора измерителей
14.1 Пример размера библиотеки охвата
Согласно некоторым предположениям, нижеследующее является оценкой количества измерителей и треугольников в полной библиотеке охвата для малых молекул на мишенях белков.
Допуская, что диапазон длин, предназначенных для покрытия, составляет 9А, с шагом 1А, количество возможных треугольников составляет 10*10*10/(2*3) (коэффициент 2 для треугольника при равенстве и коэффициенте 3 для вращательной степени вырожденности). Допуская 10 групп и направлений групп, что дает 166000 треугольников. Допуская коэффициент перекрывания 3 и 5 треугольников на измеритель, что дает примерно 100000 измерителей. Такие числа имеют порядок только примерный, но могут служить для прояснения следующего описания разработки библиотеки.
Может показаться, что размер библиотеки зависит от пространства треугольников, предназначенных для охвата, степени точности, сложности измерителей и степени перекрывания. Любое из них может изменяться в зависимости от иллюстративных вариантов осуществления, например, создавая библиотеки с количеством измерителей от 10000 или нескольких измерителей до 1000000 или более измерителей. Иллюстративный промежуточный размер библиотеки включает 30000, 60000, 80000, 200000 и 550000 измерителей. Дополнительно библиотека может включать элементы, не измерители, или может формировать часть значительно большей библиотеки скрининга, например, как описано выше. В общем случае, больше измерителей в библиотеке, больше работы для использования их как целого. Однако большие точность, специфичность и покрытие могут быть доступны с ростом размера библиотеки.
Примером меньших библиотек измерителей являются такие, которые имеют только 7 групп, уменьшение расстояния выборки до 8 и/или уменьшение коэффициента перекрывания до 2. Библиотеки более маленькие и более большие и/или другие модификации параметров библиотек могут быть предоставлены в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, также как различные неполные библиотеки.
В другом примере все измерители разработаны так, чтобы включать один треугольник (или небольшое количество), в котором необходим представитель множества примерно 166000 измерителей (если нет перекрывания). В такой библиотеке специфичных измерителей начальный этап кластеризации необязательно пропускают. Однако отмечено, что измерители могут обычно включать, по меньшей мере, непреднамеренно более чем одну единицу измерения, так, что кластеризация может быть все еще пригодной. В некоторых случаях группа предоставлена на измерителе для предупреждения части каркаса измерителя от соучастия, как части единицы измерения, и/или для уменьшения количества разных треугольников, предоставленных конкретным измерителем.
14.2 Выбор поднабора измерителей
Конкретный тип библиотеки измерителей является библиотекой поднабора, которая может быть меньше, чем стандартная библиотека (но она может быть больше, например, если она имеет большее разрешение длин и/или типов групп).
В иллюстративном примере осуществления настоящего изобретения только поднабор всех измерителей используют для конкретного измерения. В некоторых случаях это происходит, поскольку используют итерационное приближение, которое не использует все пригодные измерители на каждом этапе. Альтернативно или дополнительно, это может быть желательным для уменьшения количества выполняемых исследований. Альтернативно или дополнительно, это может быть результатом большого перекрывания между разными измерителями. В иллюстративном примере осуществления настоящего изобретения измерители выбирают так, чтобы они лучше работали в окружающей среде (например, используемых температуре, рН, растворителе) и/или демонстрировали некоторые неблагоприятные взаимодействия с мишенью и/или исследованием, например, в клеточном исследовании. Альтернативно или дополнительно, это может быть результатом неудачи при создании полной библиотеки охвата, например, как показано в примере выше, который может быть почти универсально используемым для всех измерителей белков малых лекарственных веществ.
Следует отметить, что одно потенциальное преимущество жестких измерителей заключается в том, что геометрия многих жестких молекул подвержена минимальному влиянию изменений окружающей среды, даже если их химическое поведение подвержено влиянию. Это может позволить набору измерителей быть более универсальным.
В иллюстративном примере осуществления настоящего изобретения измерители для поднабора выбирают на основании типа мишени, например, ожидаемый диапазон расстояний между местами взаимо
- 47 010258 действия.
Альтернативно или дополнительно, измерители выбирают чувствительными к требуемым измерениям. Например, если некоторое место взаимодействия имеет неизвестный размер, но известно, что оно имеет слабое сродство, может быть использована более плотная выборка диапазона размеров групп для такого места взаимодействия (например, для измерителей, которые, как ожидается, связываются с таким местом).
Альтернативно или дополнительно, измерители выбирают чувствительными к узнаванию доступных типов лекарственных веществ, например, типов возможных направлений водородных связей в лекарственных веществах. Альтернативно или дополнительно, измерители выбирают для лучшего различения между двумя потенциальными лекарственными веществами путем предоставления лучшего разрешения различий между лекарственными веществами.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения измерители выбирают так, чтобы могла быть реконструирована приблизительная, корректная модель, даже для таких частей мишени, для которых используют измерители с более низким разрешением. Альтернативно, измерители выбирают для определения, должен ли связаться некоторый измеритель с мишенью, поэтому являются необходимыми только измерители, требуемые для измерения меньшего диапазона возможных конфигураций.
Необязательно измерители выбирают для желаемого типа соответствия связывания, например, если известно, что мишень и/или потенциальное лекарственное вещество включают сульфатные связи, используют измерители, включающие сульфатные группы.
В иллюстративном примере осуществления настоящего изобретения способ выбора поднабора измерителей содержит:
(a) определение применения поднабора измерителей;
(b) определение правила или правил выбора измерителей, удовлетворяющих указанному применению (например, размеры, группы, плотности и т.д. и т.п., как указано выше);
(c) выбор из библиотеки множества измерителей, которые удовлетворяют указанному правилу(правилам); и (й) необязательно определение, является ли полученная в результате библиотека подходящей для предоставления желаемой информации для указанного применения. Например, может быть использовано моделирование, чтобы посмотреть, являются ли результаты исследований подходящими для результата при реконструкции (например, на основании исследуемого соотношения связывания, плотности покрытия, свойств или мишени и/или степени перекрывания, требуемого для различения между треугольниками на измерителе). В другом примере информация является неполной информацией, и моделирование ускоряет просмотр, может ли информация различаться.
14.3 Разработка библиотеки измерителей
Таблица I
Название
О тиофен
н ό 1Н-пиррол
ύ фуран
О бензол
О пиридин
О пиримидин
0 пиразин
бН-триено[2,3-Ь]пиррол
ОУ 1, б-дигидропирроло [2,3-Ь] пиррол
со 1Н-индол
СО триено[2, З-ά]пиримидин
I 6,7-дигидропиразоло[1,5-а]пиримидин
- 48 010258
со хинолин
со изохинолин
сф хиноксалин
сЕ 3,4-дигидробензо[е][1,4]диазепин-5-он
V
сО 3,8-дигидро-4Н-пирроло[2,3-е][1,4]диазепин-5-он
νΝ
<ю 3,4 -дигидротриено[2,3-е] [1,4]диазепин-5-он
ν
οϋ 3,6-дигидро-4Н-пирроло[3,2-е][1,4]диазепин-5-он
ΰ 5Н,11Н-дибензо[Ь,£] [1, 5]диазоцин-6,12-дион
1,4-дигидро-10Н-1,4,10-
О триазабензо[а]циклопента[е]циклооктен-5,11-дион
4Н,10Н-1-тиа-4,10-
0 диазабензо[а]циклопента[е]циклооктен-5,11-дион
0 дипиролло[1,2-с;2',1'-е]имидазол-5-он
сГ% 1,4,7,9-тетрагидро-1,4,6,9—
О тетразадициклопента[а,е]циклооктен-5, 10-дион
/V тХ 4,7,9-тригидро-1-тиа-4,6,9-
нА О триазадициклопента[а,е]циклооктен-5,10-дион
о ΓΪ г3 2,4,9-тригидро-1лямбда* 4* , б-дитиа-4,9-
<гу/^ О диазадициклопента[а,е]циклооктен-5,10-дион
6,9-дигидро-5Н-1-тиа-5,8,9-
триазациклопента[а]азулен-4-он
оЪ 3,10-дигидро-4Н-[1,4]диазепино[5,6-Ь]индол-5-он
- 49 010258
0 3,6-дигидро~4Н-[1,4]диазепино[6,5-Ь]индол-5-он
7,8-дигидро-1Н-1,7,10-триазациклогепта[е]инден- 6-он
-гь 8,9-дигидро-ЗН-З,6,9-триазациклогепта[е]инден- 10-он
шЬ 7,8-дигидро-1Η—1,5,8-триазациклогепта[1]инден- 9-он
осЬ 8,9-дигидро-5,6,9,11- тетраазациклогепта[Ь]нафтален-10-он
ооЬ 3,4-дигидро[1,4]диазепино[5, 6-Ь]хинолин-5~он
8,9-дигидро-4,8,11-триазациклогепта[а]нафтален- 7-он
соЯ 11Н-10,11-диазабензо[Ь]флуорин
οΆ согн а-гидроксикислоты
мА ссу* а-аминокислоты
г О сополимерные гели
л бицикло[2,2,2]октан
2-метилен-2,3-дигидробензо[1,4]диоксин
Г) чЯ 6,7-дигидро-2Н-пиразино[1,2-а]пирамидин
СШ 9Н-флуорен
А 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан
- 50 010258
Λ 1-азабицикло[2,2,2]октан
пирридо[2,3-ά]пиримидин
°Ό. 5-метилен-1,5-дигидропиррол-2-он
дЯ и бензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиримидин
υ 1,4-дигидробензо[4,5]имидаэо[1,2-а]пиримидин
Ли Μ 4,Ю-дигидро-1,4а,10-триазапенантрен-9-он
$ 1,5-дигидроимидазо[1,2-а]пиримидин-2-он
1,2,3,5-тетрагидроимидазо[1,2-а]пиримидин
тиазоло[3,2-а]тиено[2,3-6]пиримидин-5-он
X? 1,9-дитиа-4а,1О-диазациклопента[Ь]флуорен-4-он
5,6-дигидро-1-тиа-5,7,8,9атетраазациклопента[е]азулен-4-он
ά\ 6,10-дигидро-5Н-1-тиа-5,7,10а- триазабензо[е]азулен-4-он
τΡ ζΐ 4,5-дигидро-З-тиа-4,5а,10триазациклопента[а]флуорин
ссЯ 8Н-1-тиа1диклопента [ а ] инден
др $ З-тиа-4,5а,1О-триазациклопента[а]флуорин
6,7,9,11-тетрагидро-10-тиа-б,9-диазаиндено[1,2- а]азулен-5,8-дион
- 51 010258
ед 2,3,6,7,12а-
гексагидропиразино[1',2':1,6]пиридо[3,4-
(Лг 0 Ь]индол-1,4-дион
αία 5,10-дигидро-4Н-2,За,10триазациклопента[а]флуорин
оР 5Н-пиридо[4,3-Ь]индол
Сед ИН-индолизино[1,2-Ь]хинолин-9-он
с&г 1,2-дигидро-2,4а,9,-триазаантрацен-3,10-дион
серо бН-изоиндоло[2,1-а]индол
1,5-дигидробензо[Ь][1,4]диазепин-2-он
5,10-дигидродибензо[Ь,е][1,4]диазепин-11-он
5,11-дигидробензо[е]пиридо[3,2-Ь][1,4]диазепин- 6-он
0-Ζ 4,9-дигидро-3-тиа-4,9-диазабензо[ί]азулен-10-он
ед бензо[д]хиноксалин
ед пиразино[2,3-Ь]хиноксалин
обо пиридо[2,1—Ь]хиназолин-11-он
¢¢0 1-тиа-4а,9-диазациклопента[Ь]нафтален-4-он
ед 2-метилен-4Н-бензо[1,4]тиазин-3-он
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения группами являются Ме (метил), Ε1 (этил), Рг (пропил), РЕ (фенол) СО2Н, ОН и ΝΗ2. Хотя группы могут быть соединены с любым из К. мест, не все возможные измерители необходимы, как объяснено выше. Каркас индолизина может иметь в К1 либо СООН, либо ΝΗ2, оба из которых приведены в таблице. Более конкретно, было обнаружено, что в общем случае, с четырьмя или пятью точками присоединения можно охватить весь диапазон треугольников с М группами, используя только примерно М3 различных измерителей. Это предполагается, в общем, верным (например, экспонента является не намного больше 3) для каркасов с более высоким количеством точек присоединения.
Следует отметить, что даже, если библиотека не покрывает все возможные треугольники, жизнеспособная реконструкция является все еще возможной для многих мишеней лекарственных веществ и/или значимо удобной модели, связанной с библиотекой. Также как отмечалось выше, в некоторых случаях является пригодной неполная реконструкция. Также как указывалось выше, соответствие измерителей может быть применимо в качестве лидеров и/или для отклонения лидеров, даже если в некоторых случаях реконструкция невозможна. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения неудача способа обычно является самоочевидной и не создает непродуктивного поиска несуществующих лидеров.
Альтернативно, для конструирования библиотеки измерителей из меток по меньшей мере часть библиотеки может быть создана путем сканирования существующих библиотек для молекул, которые включают треугольники, имеющие желаемые размеры и/или группы. Необязательно выбирают молекулы, которые являются небольшими и жесткими, как описано выше. Такой тип библиотеки, например, может не быть основан на наборе каркасов.
14.4 Способ построения библиотек
Из вышеописанного следует понять, что существуют многие способы, которые могут быть использованы для конструирования библиотеки. Описаны следующие иллюстративные способы, по меньшей
- 52 010258 мере, частично для иллюстрации различных приложений указанных выше правил:
(a) выбирают параметры библиотеки: например диапазон охвата и точности, желаемый для библиотеки;
(b) выбирают группы для библиотеки;
(c) выбирают каркас;
(б) создают из каркаса измерители;
(е) добавляют созданные измерители, если они являются подходящими;
(ί) повторяют этапы (с)-(е) до тех пор, пока библиотека не будет охватывать диапазон с желаемой точностью и/или покрытием; и (д) необязательно, испытывают библиотеку.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения используют алгоритм распределения ресурса, например, жадный способ или способ первого приближения. Такие названия относятся к способам выбора из набора возможных ресурсов, ресурс который размещают в конкретное время, например, какой измеритель выбрать для библиотеки из доступных измерителей на каркасе или какой каркас добавить в библиотеку. Многие такие способы известны в данной области техники и могут быть использованы, отмечая, что в некоторых вариантах осуществления для предоставления оптимального решения, верной работы или обоснованного решения данный способ не требуется.
Альтернативным способом является способ конструирования библиотеки на основании выбора. В таком способе существующие библиотеки молекул сканируют для молекул, которые имеют свойства, подходящие для измерителя (например, как изложено в настоящем описании). Полученные в результате потенциальные измерители могут быть отфильтрованы для удаления излишков. Однако ожидается, что в текущем состоянии общественных библиотек сканирование таких библиотек не даст в результате полной библиотеки измерителей. Необязательно такая выбранная библиотека измерителей может быть полной с использованием других методик, таких как создание измерителей на основании каркаса.
Следует принять во внимание, что для данного большого количества возможных измерителей и меньшего актуального требуемого количества, существуют многие методы оптимизации для выбора подходящего и/или оптимального набора измерителей, который удовлетворяет требуемое количество. Как отмечено выше, выбор может быть основан на применении, при котором определяют библиотеку и/или быть основан на рассмотрении, например, плотности, химического поведения и способности к синтезу. Дополнительно часть библиотеки может быть замещена, например, набором измерителей, сконструированных из других каркасов, или использованием молекул, выбранных из библиотеки потенциальных лидеров. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения на этапе (д) оптимизируют сконструированную библиотеку, например, удаляя излишки и гарантируя, что желаемое распределение (например, треугольников, химических свойств) и перекрывания (например, длин и/или групп) удовлетворяет нормативам и/или является оптимальным.
14.5 Способ выбора каркаса
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каркасы обычно выбирают так, чтобы они имели некоторые желаемые свойства, например, одно или несколько из следующих:
(a) небольшой размер;
(b) жесткость;
(c) пригодность для комбинаторной химии;
(б) включение набора точек присоединения, например, 3, 4, 6, 10, 12 или любое меньшее, промежуточное или большее количество, для присоединения групп и/или химических маркеров (например, для анализа связывания, химической манипуляции);
(е) геометрическое расположение точек присоединения таким образом, чтобы мог быть предоставлен диапазон сторон треугольника;
(ί) 3Ό структура, например, для различных ситуаций может быть предпочтительной плоская или объемная;
(д) количество избыточных выступающих частей (в некоторых случаях может быть желательным, чтобы их было мало), к которым могут или не могут присоединяться группы таким образом, чтобы избыток соотносился с полным каркасом, на котором пригодные (например, для библиотеки или для конкретных треугольников) группы определяют форму каркаса; и (11) растворимость (может быть определена, например, на основании количества полярных атомов в каркасе).
В общем случае, при предоставлении большего количества точек присоединения для групп, каркас является более способным предоставлять треугольники различных размеров, однако это может неблагоприятно влиять на каркас (и размер измерителя), и многие треугольники могут быть бесполезными. В общем случае в каркасе может быть полезным обозначать только некоторые потенциальные точки присоединения как точки, которые предназначены для использования. Это может уменьшить количество разных способов синтеза и/или способствовать их однородности.
Не все или даже любое из этих свойств являются существенными в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения. В качестве практического материала, небольшие кольца и кольцевые це
- 53 010258 пи удовлетворяют таким критериям. Таким образом, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения может быть создан набор каркасов путем обзора существующих известных колец и небольших цепей для молекул, которые удовлетворяют желаемым критериям. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения во время такого типа выбора усилия прилагают к выбору каркасов, имеющих диапазон размеров (например, расстояний между точками присоединения) таким образом, что диапазон треугольников может быть создан с использованием каркасов.
Дополнительно к критерию каркасов, в общем случае, выбор каркасов для библиотеки может налагать другие критерии, например, какие каркасы создают библиотеку охвата измерителей и/или диапазон химических веществ и/или требуют относительно небольшое число способов относительно небольшой сложности для создания измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ выбора измерителя является следующим. Для данной части существующей библиотеки из списка пригодных потенциальных каркасов выбирают новый каркас, если он отвечает по меньшей мере одному из следующих критериев:
(a) каркас создает большое количество треугольников, которых не хватает, из библиотек, например, 10, 50, 100 или любое меньшее, промежуточное или большее количество, такое как количество в наборе пользователя;
(b) каркас создает по меньшей мере один (или небольшое количество треугольников, такое как меньше, чем 20, меньше чем 10, или меньше чем 50 или любую другую величину набора пользователя) треугольник, который обходит создание с использованием других каркасов и образует недостающие части библиотеки;
(c) каркас имеет значимое количество известных химических веществ (например, способы манипуляции и/или добавления групп); и (б) каркас добавляет возможность для желаемой величины перекрывания.
В общем случае, если создают большее количество измерителей, можно легче пополнить библиотеку. Однако не все каркасы могут создавать большие количества пригодных треугольников.
Следует отметить, что в некоторых способах разработки библиотек, основанных на расхождениях, каждый элемент библиотеки выбирают таким образом, чтобы он отличался насколько это возможно с тем, чтобы такой тип способов выбора и/или, по меньшей мере, некоторых используемых критериев не мог быть применим и сталкиваться с традиционными идеями.
Следует отметить, что как только библиотека заполнилась, рассмотрение критерия (Ь) может стать более весомым с возможностью поиска или конструирования каркаса, который имеет желаемые свойства (например, для формирования требуемых треугольников). Более того, поиск может привести к выбору менее жестких каркасов, например, чтобы гарантировать покрытие, или из-за отсутствия пригодных более жестких каркасов.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения в ходе этапа оптимальной оптимизации библиотеки каркасы оценивают на их качество (например, удовлетворение критериям измерителя), количество создаваемых треугольников и/или однозначность создаваемых треугольников. Каркас может быть удален из библиотеки, если определено, что он менее пригоден или в нем отсутствует необходимость, исходя из одного или нескольких таких рассуждений.
Одно отличие между каркасами представляет собой количество колец в каркасе. В общем случае, поскольку количество колец возрастает, поэтому действуют размер и вес каркаса. Для некоторых приложений количество колец в карасе может быть использовано как эвристическое для определения, какие приблизительно размеры треугольников и каркасов могут быть предоставлены. Для некоторых приложений могут быть необходимыми каркасы с множеством колец. Альтернативно или дополнительно, треугольник с одним или двумя кольцами может быть использован для небольшого треугольника и/или для уменьшения пространственных несоответствий.
14.6 Способ выбора измерителя
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерители в общем случае выбирают так, чтобы они имели некоторые желаемые свойства, например, одно или несколько из следующего:
(a) небольшой размер;
(b) большое количество треугольников;
(c) высокое или иное желаемое сродство связывания, например, в диапазоне 1-100 микромоль;
(б) жесткость;
(е) присоединенные группы, определяющие объем молекулы;
(ί) относительно равномерную возможность связывания для всех групп, например, коэффициент десять между группами и коэффициент 100 между молекулами в библиотеке, однако в других вариантах осуществления другие, меньшие или большие коэффициенты (например, ~ 1, 5, 20, 50, 130, 250, 1000 или любой меньший, промежуточный или больший коэффициент) могут быть предоставлены для одного или двух критериев; и/или (д) химическое поведение, такое как (ί) растворимость, например, в природном растворе мишени (или примерно в таковом), например, воде с доведенным рН с некоторыми детергентами, такими как
- 54 010258
ДМСО для содействия растворимости, (ίί) отсутствие реакции с ожидаемыми загрязнениями, (ш) отсутствие химической реакции (критерий ковалентных связей) с белками мишени, т.е., с аминокислотами или известными обычными сочетаниями их и/или с субстратом, (ίν) желаемое поведение в диапазоне свойств.
В общем случае информация более высокого порядка связывания означает, что исследования имеют то же самое значение. Однако обычно непрактично предоставлять такие узко определенные вещества, и полезна некоторая свобода при предоставлении реального набора химических веществ.
При создании библиотеки (или ее части) путем выбора измерителей из существующих библиотек для скрининга молекул, проводят скрининг каждой молекулы, например, на желаемый критерий. Молекула может быть выбрана или отклонена. Альтернативно или дополнительно, молекула может обладать оценкой пригодности, связанной с ней. Аналогично, из каркасов может быть создан набор потенциальных измерителей.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерители выбирают из созданного/выбранного набора на основании одного или двух приспособлений (например, относительного или абсолютного) и удовлетворения группе критериев. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения применяют одну или несколько следующих групп критериев, например, как бинарный критерий или как часть оценки:
(a) Такого единообразия предоставленных треугольников и/или их соответствия недостающим треугольникам.
(b) Соответствия гибкости измерителей и/или отдельных треугольников желаемой гибкости.
(c) Формы измерителя, как целого, например, удлиненной или округлой. Форма может рассматриваться, например, при построении библиотеки, в которой формы изменяют таким образом, что пространственные несоответствия не могли бы отклонить все из определенных треугольников. С этой целью форма измерителя может взаимодействовать с местом определенного треугольника, например, если один и тот же треугольник найден на двух удлиненных измерителях, может быть желательным, чтобы на одном из измерителей треугольник находился в аксиальном направлении, а на другом в транс-аксиальном направлении. Альтернативно или дополнительно, рассмотрение формы относится к трехмерной форме измерителя и/или относительной компоновке треугольников в измерителе.
(6) Что найдены некоторые нетреугольные единицы измерения, например, предоставлены специфические нетреугольные единицы измерения или такое равномерное (или другое) распределение таких 4-5или других многоточечных единиц измерения.
Следует отметить, что для измерителей и/или каркасов может быть включено определение приспособлений, например одной или нескольких имитаций использования и программное обеспечение молекулярного анализа, тестирование химической библиотеки и/или поиск литературы для такого же или подобного химического соединения.
Указанный выше способ выбора может быть использован при разработке одной универсальной библиотеки (или набора таких библиотек для широкого применения). Однако следует отметить, что некоторые, подобные или другие способы выбора могут быть использованы при создании персональных и/или специальных библиотек, поиска измерителей или единиц измерения конкретных свойств и/или при определении измерителя и/или для создания каркаса.
14.7 Синтез измерителя
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения создание библиотеки измерителей из каркасов может помочь в серийных синтезах измерителей. В библиотеках, которые не основаны (или практически нет) на каркасах, могут быть использованы способы стандартного синтеза.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения измерители синтезируют, например, используя жидкофазные способы, как описано ниже, а примеси удаляют с использованием стандартных методов, например, используя ВЭЖХ.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения используют способ параллельного синтеза, в котором набор измерителей синтезируют один раз, а затем выделяют. Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения только небольшое количество измерителей, которое может быть создано при помощи каркаса, является действительно необходимым. Альтернативно или дополнительно, даже, если конкретные измерители не могут быть созданы, достаточное количество альтернативных измерителей может быть пригодным для обеспечения охвата и/или перекрывания желаемого пространства треугольников. Например, на 5-точечном каркасе с 10 группами возможно 10000 комбинаций, из которых 1000 является достаточной, чтобы покрыть пространство треугольников. Таким образом, выбор может быть, например, специальным, таким как на основании действительного результата (например, относительного результата) или на основании предварительной разработки библиотеки.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способы комбинаторной химии используют для присоединения групп, каждую к точке присоединения каркаса, необязательно так, чтобы были созданы все комбинации групп. Каждое конечное соединение создают путем присоединения к полимерной матрице (например) для легкого разделения. Матрицы могут быть кодированы цветом для
- 55 010258 облегчения при разделении и/или идентификации созданного измерителя.
Альтернативно, используют другие твердофазные способы, например, как описано ниже или как известно в данной области техники.
14.8 Разработка смешанной библиотеки
Как отмечалось выше, чтобы быть пригодной, не требуется полная универсальная библиотека. Кроме того, библиотека измерителей может быть включена в стандартную библиотеку для скрининга. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 0,05, 0,1, 0,5, 1%, 5, 10, 20, 40% или любой меньший, промежуточный или больший процент молекул в библиотеке, используемой для скрининга, измерения и/или других применений, содержит молекулы, подобные измерителям. Из таких измерителей, например, меньше чем 50%, или больше чем 30, 60, 80, 90% или любой меньший, промежуточный или больший процент измерителей являются измерителями, основанными на каркасах, в которых каркас использован для создания по меньшей мере 5 измерителей с менее чем 20% перекрыванием в треугольниках, определяемых присоединением групп. Как отмечалось выше, так как библиотека может включать стандартные части для скрининга, предоставляющие значительное количество молекул, подобных измерителям, это может помочь при использовании способов, изложенных в настоящем описании.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения библиотека содержит по меньшей мере 5000, 10000, 20000, 50000, 80000, 100000 или любое промежуточное или большее количество измерителей. Такие измерители могут охватывать, например, 5, 20, 40, 80, 100% или любой меньший, промежуточный или больший процент пространства треугольников, например, с перекрыванием 1,1, 1,5, 2,3 или любой меньшей, промежуточной или большей степенью. Как отмечалось выше, когда охватывание лучше, степень успеха может быть выше, хотя по стоимости использования большой библиотеки. Более маленькие библиотеки могут быть более легкими в применении и все еще давать полезные результаты во многих случаях.
Одним из существенных различий между библиотеками измерителей и другими библиотеками лидеров (например, библиотеками, основанными на разнообразии) согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения является то, что ожидается использовать относительно большое количество соответствий библиотек, основанных на измерителях. Например, по меньшей мере 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 3, 5, 10% или любой меньший, промежуточный или больший процент количества ожидается для связывания. Процент связывания может зависеть, например, от соотношения между измерителями и лидерами не измерителями в библиотеке.
Следует принять во внимание, что такие проценты не являются простым количеством. Скорее они представляют собой количественное отличие от библиотек, которое более чаще, чем менее, не приводит к связыванию. При более большой вероятности поиска одного или нескольких лидеров и большем количестве лидеров, более вероятно, что может быть найдено лекарственное вещество. Однако при излишне вероятном связывании снижается качество информации, предоставляемой связыванием.
Также библиотека может включать смесь трех точечных единиц измерения и единиц измерения с более высокой валентностью. Хотя любой измеритель, включающий более чем три группы, содержит единицы измерения с более высокой валентностью, в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения библиотеку разрабатывают для охвата пространства с более высокой валентностью. Например, библиотека охватывает по меньшей мере 0,1, 0,3, 0,5% или по меньшей мере 1% или любой меньший, промежуточный или больший процент пространства с единицами измерения с более высокой валентностью. Охватывание может быть, например, непрерывным (например, вся библиотека с более низким разрешением или часть библиотеки с более высоким разрешением), или оно может быть дискретным (например, изолированные части библиотеки). В общем случае единицы измерения с более высокой валентностью могут потребовать очень большое количество, например, 20000000, для эквивалента охватывания для 100000 библиотеки треугольников, поэтому коммерческая реализация может зависеть от эффективности даже более больших параллельных исследований, чем доступно сегодня. Необязательно предоставляют единицы измерения с более высокой валентностью для большей гибкости так, что для охвата пространства требуется более низкое разрешение.
14.9 Обеспечение надежности библиотек
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения библиотеку конструируют один раз и/или в ходе ее конструирования могут быть выполнены различные процессы гарантии качества. В одном примере, библиотеку анализируют для гарантии того, что она удовлетворяет охватыванию, перекрыванию и/или точному набору критериев для библиотеки. Любой недостающий треугольник может быть предоставлен в эту точку или отмечен как недостающий. Альтернативно или дополнительно, молекулы с низкой растворимостью или высокой токсичностью удаляют и/или замещают молекулами, проявляющими подобные пространственные химические конфигурации.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения обратную связь от применения библиотеки используют для калибровки библиотеки, процесса реконструкции и/или для помощи при разработке библиотеки.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения теоретическую модель биб
- 56 010258 лиотеки сравнивают с ее действительным поведением, например, текущими исследованиями проверки по отношению к случайным образом выбранным мишеням, имеющим известную и/или неизвестную структуру. Два примера молекул с известными структурами полностью отражают белки и структуры, сконструированные из ДНК или РНК, с необязательно присоединенными элементами. Необязательно, мишени являются неслучайными, и выбираются из предположения некоторого тестирования в теоретической модели библиотеки. Альтернативно или дополнительно, калибровку обеспечивают анализом результатов реальных применений библиотеки каждый раз.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения одно или несколько из следующих данных предоставляются при помощи такого анализа:
(a) исследование соотношений связывания для измерителей и семейств (например, подобных) измерителей;
(b) зависимость между условиями окружающей среды и соотношениями связывания и/или конформационными изменениями для одного или нескольких измерителей;
(c) Байесовская вероятность пространственных несоответствий между измерителями (и их треугольниками) с перекрывающимися треугольниками;
(6) действительная степень перекрывания между треугольниками;
(е) зависимость между типом треугольника и связыванием измерителя; и/или (1) значения параметров (например, порогов) для различных алгоритмов.
Другие свойства библиотеки, например, общая жесткость измерителей и корректность значений в банке данных также могут быть предоставлены при помощи такого анализа.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве результата указанных выше заключений библиотеку улучшают, например, путем удаления дублирующих измерителей и/или поиском измерителей для создания недостающих треугольников.
Альтернативно или дополнительно, в качестве результата указанных выше заключений, далее модифицируют создание библиотек и подбиблиотек, чтобы учесть информацию калибровки, например, в отношении определенного способа, относящегося к определенным измерителям и/или, в отношении общего способа, относящегося к статистическому отклонению поведения каркасов и/или семейств измерителей от их подходящих теоретических моделей и/или в качестве параметров таких моделей.
Альтернативно или дополнительно, процесс реконструкции калибруют, например, для более лучшего определения, какой треугольник соответствует, действительного покрытия каждого треугольника, пространственной формы (в пространстве треугольников) соответствия и/или силы относительного связывания различных единиц измерения треугольников и/или измерителей.
14.10 Человеческий фактор во время разработки библиотеки
Способ разработки библиотеки может быть автоматическим, полуавтоматическим и ручным. В общем случае, если множество потенциальных измерителей и/или каркасов являются доступными, а также является доступным подходящее программное обеспечение для моделирования, может быть предоставлена автоматизированная разработка. Одним из примеров этого является то, что когда полная библиотека является доступной, выбор поднабора может быть полностью автоматическим, если желаемые параметры заданы. Некоторые библиотеки могут быть созданы автоматически, в любом случае, например, выбор измерителей из существующих библиотек и/или выбор каркасов из существующих библиотек. Может потребоваться определение легкости синтеза, что делается вручную, если не доступна более ранняя информация. Однако отмечено, что в иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения каркасы выбирают так, чтобы задать известное химическое поведение и пути синтеза таким образом, чтобы присоединение групп требовало бы небольшой объем или отсутствие исследовательской работы. Однако в некоторых случаях человеку может потребоваться не только выбор между альтернативами, а действительно поиск конкретного отсутствующего измерителя или предложение по разработке каркаса. Однако отмечено, что математическое описание библиотеки согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения помогает и может позволить полное или практически полное автоматическое создание библиотеки с использованием конструктивного синтеза и/или анализа существующих молекул. Возможно, такая библиотека затем может быть оптимизирована, например, как описано выше, возможно вручную, особенно, чтобы помочь в предоставлении библиотеки, легкой для синтеза.
Как отмечено выше, процесс реконструкции может быть полностью автоматическим или он может включать ручной подход. Однако в общем случае считается, что высокое соотношение попаданий связывания измерителей может уменьшить или исключить любую необходимость вмешательства человека, по меньшей мере, на некоторых этапах поиска лекарственного вещества. Конечно, после завершения картирования пользователь, человек, может пожелать протестировать влияние различных допущений, например, каким образом реконструированная компоновка зависит от различных допущений на соответствие мишени. Также в некоторых случаях эксперт, человек (или экспертная система), могут быть использованы для осуществления выбора среди альтернатив или выбора подходящих лидеров, поскольку во многих случаях способ может создавать небольшое количество возможностей, из которых должны быть выбраны одна или две, нивелируя тем самым возможную высокую стоимость.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения одной из точек приложения
- 57 010258 вмешательства человека в способе поиска лекарственного вещества является разработка кандидатов лекарственных веществ, которые соответствуют конечному фармакофору (например, модели). Отмечено, что существует различное программное обеспечение для помощи или автоматизации этого этапа. Однако обычно (в настоящее время) при оценке выполнимости синтеза для сложных молекул мнение человека лучше. Если предложенные лекарственные вещества разработаны путем соединения измерителей или простых фрагментов, тем не менее, автоматическая оценка и, возможно, способы создания могут быть приемлемыми.
15. Эксперименты и примеры
15.1 Эксперимент 1
Один из вышеописанных способов измерения был протестирован с использованием нижеследующего эксперимента.
В данном эксперименте известные ингибиторы Н1У-1 протеазы анализируют для поиска набора треугольных единиц измерения, которые могли бы найти связывание с Н1У-1 протеазой. Набор молекул, включающий треугольные единицы измерения отбирают, физически анализируют и было показано, что они имеют ожидаемое связывание с НГУ-1 протеазой. Результаты указывают, что треугольники являются жизнеспособными геометрическими подструктурами, которые могут быть использованы для измерения мишени путем связывания.
Следующие вещества в БДБ (База Данных Белков) выделяли как структуры Н1У-1 протеазы с известными связанными ингибиторами: 1а)т 1а)х 1άίΓ 1дпо 111Ьт 1Ый 11ю5 11ψ5 ΙΗρν 1йрх 1115д 1111е ΙΗΐΓ Щд 11ινί 1Ην_ί 11ιν1< 1ΗνΙ 1о11г 1§Ьд 1ир) 2Ьρν 2Ьр\х 2Ьрх 2Ьру 2Ьрх 2ир_) 311Н 51ινρ 7ир_).
Структуры накладывают с использованием белка в качестве системы отсчета так, чтобы наложить пространственное положение и ориентацию ингибиторов. Затем молекулы ингибиторов разбивают на группы и группы сгруппировывают в пространстве. Места сильного связывания идентифицируют на основании одной и той же группы в разных молекулах, связывающейся по существу с одним и тем же местом связывания в протеазе. Доверие в таких местах увеличивают путем верификации, причем группы белка в таких местах были совместимы с группами молекулы ингибитора.
Триплеты групп ингибитора в местах сильного связывания отбирают как треугольники. Ожидается, что измерители, например, набор измерителей, как описано выше, который имеет такие триплеты, связываются или, по меньшей мере, некоторые из них могли бы связаться.
Триплеты используют в качестве данных ввода запроса для поиска в МЭЬ ЛСЭ-8С (доступной химической директории для скрининга). Молекулы, которые соответствуют запросам (группы и размер) и требованиям жесткости, отбирают, как показано в следующей таблице.
- 58 010258
Таблица II
№ Соединение мм молекулярна масса) Плотность (г/мл) № по каталогу мг на 1 мМ В 10 мл
1 276.35 5-83425-4 2.8
2 403.26 1.006 36,667-6 4.00μ1
3 391.35 3-63995-8 3.9
4 40832 3-84651-1 4.1
5 А 324.55 8-2210-2 3.2
6 464.56 Й-15419-9 4.6
7 445.57 5-22759-5 1.9
8 0¾3 445.57 8-22675-0 1.9
9 оэЯо 446.17 5-95285-0 4.5
10 412.53 5-9757-9 4.1
11 464.56 К-15449-0 4.6
- 59 010258
12 Ж 438.57 Р-15358-3 4.4
13 436.55 К-15353-2 4.4
14 422.53 К-33994-6 4.2
15 204.16 8-52812-9 2.0
16 298.34 5-6426-3 3.0
17 у- 200.32 0.687 46443-0 2.26μΙ
18 сг^он 234.34 27302-3 2.3
19 280.37 Н-22433-2 2.8
20 лК нет 236.36 44642-4 2.4
21 Р Х>О 0 268.33 8-4228-6 2.7
- 60 010258
22 344.38 ΝΡΒ-0140Ϊ 3.4
23 377.51 рис-03605 3.8
24 он 0¼ 245.37 3ΡΌ-03358 2.5
25 уон ст^хТ 350.31 рис-03637 3.5
26 408.63 КЗС-03257 4.1
27 о.„иЪ О^нА^О ό 435.49 3143-01334 4.4
28 о 460.32 Гис-02058 4.6
29 456.59 рис-02951 4.6
30 477.41 ВТВ-14801 4.8
31 о 280.29 ВТВ-11623 2.8
- 61 010258
32 Ч-А 1 Ч^ 255.43 ΚϋΟ-03631 3.0
33 212.25 ЮР-00720 2.1
34 А 0М4 302.41 85,612-6
35 сфУ°н о 252.23 25,272-7
36 Αχο сгЧ 267.54 29,126-9
37 / Е-- Е 258.12 23,319-6
38 ои Βγ4|Αζ3' СН. 265.94 30,118-3
39 303.34 16,263-9
Как ожидалось, молекулы, имеющие номера до 33, обнаруживают поведение связывания благодаря тому, что они включают по меньшей мере один триплет. Молекулы с номерами от 34 и далее внешне являются похожими, но не включают требуемые треугольники.
Все молекулы были действительно проанализированы и предоставлены, чтобы показать активность (влияние на Ηΐν-1 протеазу) при различных концентрациях (между 10 и 1000 микромолями). Из таких молекул было найдено, что молекулы соединений 1-33, примерно 60%, являются активными, более конкретно, молекулы 7, 9, 23 и 27. Также были проанализированы молекулы 34-39, которые, как ожидалось, не показали активности.
Как отмечалось выше, такие результаты показали, что обычно измерители, которые имеют в качестве единицы измерения треугольник, который соответствует компоновке мишени, должны достаточно часто связываться поддающимся обнаружению способом.
15.2 Эксперимент 2
В данном эксперименте результаты исследований, выполненных другими, для реконструкции используют пространственную компоновку мест связывания известных молекул и затем сравнивают с текущим состоянием данной области техники.
N0 поддерживает базу данных молекул, которые были положительно протестированы на активность к Ηΐν. 43000 результатов (опубликованных в октябре 1999) доступны на 1ι11ρ://6ΐρ.ηα.ηί1ι.§ον. как открытая информация, далее результаты из ΛΙΌδ антивирусного скрининга. Из этих молекул выбирают поднабор, который показал, по меньшей мере, средний уровень активности и был достаточно жестким, чтобы позволить определение пространственного положения всех таких групп. Это дает в результате несколько менее чем 200 молекул. В этих выбранных молекулах сгруппировывают треугольники групп.
Результаты группировки показывают хорошее соответствие с результатами эксперимента 1, и в БДБ структурах найдены треугольники молекул.
Эти результаты представлены, чтобы показать, что по меньшей мере часть подходящей библиотеки
- 62 010258 может быть создана путем выбора подходящих измерителей из доступных библиотек быстрее, чем путем конструирования с использованием каркасов. Следует принять во внимание, что может потребоваться определение пространственных положений всех групп, например, только групп с высоким сродством связывания. В некоторых случаях группы с низким сродством могут быть удалены.
16. Книга синтеза
Нижеследующее является книгой синтеза, организованной в главы, для некоторых каркасов (и измерителей, полученных из них), показанных в табл. I. Наиболее важным аспектом такого синтеза является иллюстрация того, что подходящие каркасы и измерители являются доступными и могут быть созданы с использованием известных химических способов, применяемых к стандартным или модифицированным источникам, и/или путем изменения их параметров ожидаемым образом. Все приведенное в этой книге включено в настоящее описание посредством ссылки. В любом случае неполная библиотека, описанная в приложении, имеет, по меньшей мере, свойство, которое может служить во многих случаях для обеспечения частичной реконструкции и/или значимого увеличения при соответствии лидера.
Следует принять во внимание, что новые вещества, описанные в данной книге, способы манипуляции ими, способы их синтеза и группы молекул входят в объем, по меньшей мере, некоторых аспектов настоящего изобретения, например, библиотека, включающая один, два, четыре, шесть, восемь или любое промежуточное число каркасов, как описано в настоящем описании. Альтернативно или дополнительно, библиотека согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения включает по меньшей мере 100, 300, 500, 1000, 2000, 4000, 10000, 20000 или любое меньшее, промежуточное или большее количество измерителей из этой книги. Несмотря на то, что это является полезным для выбора измерителей из данной книги, например, путем использования каркасов, изложенных в настоящем описании, для охвата части библиотеки это не требуется.
16.1 Каркас 6-членного кольца бензолов, пиримидинов
Синтез Бигинелли дигидропиримидина (схема показана ниже) является перспективной многокомпонентной конденсацией, которая включает одностадийную циклоконденсацию сложных β-кетоэфиров 2, альдегидов 3 и мочевины 4, обеспечивающих гетероцикл 1, который может быть окислен до соответствующей пиримидиновой группы.
Некоторые протоколы разработаны для реакций1 Бигинелли в растворе. Однако для того, чтобы довести реакции до завершения, обычно используют избыток двух или трех компонентов 2-4, и требуются стадии очистки. Твердофазный синтез обеспечивает желаемые дигидропиримидины с хорошим выходом и с превосходной чистотой сразу после отщепления от смолы2 (схема показана ниже):
Недавно был опубликован3 другой способ твердофазного синтеза сильно замещенных пиримидинов. В этой работе синтез начинают с соли тиомочевины 5, связанной со смолой, которую подвергают циклоконденсации с ацетиленовыми кетонами 6 для образования карбоксипиримидинов 7 (схема показана ниже).
- 63 010258
Тетразамещенные пиримидины а могут быть получены при помощи модифицированного синтеза
Сначала образуют функциональные группы имидина на кислой лабильной смоле для создания смолы, иммобилизованной имидинами 234, мочевиной 24 и гуанидином 252. Действительно, такие амидины служат в качестве первого строительного блока Бигинелли. Последующее добавление двух других строительных блоков Бигинелли, а именно, 2 и 3, к 23-25 приводит к созданию дигидропиримидиновых каркасов 20, 21 и 225, соответственно. Последующее восстановление кетонных групп ЩаВН4, ВБ30еЬ) приводит к 14, 15 и 16, которые после расщепления (ТФУ, ЭСМ, 1:1) с последующим мягким окислением (ΟΑΝ, СН3СЦ) дали желаемые пиримидины 8, 95 и 10, соответственно. СΑN может быть удален, после завершения окисления твердофазной экстракцией (8ΡΕ) или при помощи простого 96-луночного 8еРаск. Также могут быть использованы другие реагенты окисления, такие как Мп026, 0-хлоранил7, Ктп048 и Сг03, АсОН, Н2804 9. В случае Я3=0Ме (когда строительным блоком 2 является сложный β кетоэфир) дигидропиримидины 20, 21 и 22 подвергают сложноэфирному гидролизу (Ы0Н, ТГФ или 5% спиртовой раствор КОН10), получая 4-карбоксидигидропиримидины 17, 18 и 19, соответственно. Следуя такой же методике, как для 8, 9 и 10 (1. ТФУ, ЭСМ, 1:1; 2. СА^ СН3СЦ), 17, 18 и 19 подвергают взаимодействию для создания подбиблиотеки 4-карбоксипиримидинов 11, 12 и 13, соответственно. Следует отметить, что в случае несимметричных 1,3 дикетонов 2 получают смесь двух изомеров.
- 64 010258
Основной подход к тетразамещенным пиримидинам
Показано11, что гидропиримидин-5-карбоновая кислота может быть преобразована в карбонильный азид, который в свою очередь подвергается перегруппировке Курциуса, давая изоцианат. Эта реакция дает избыток 5-аминодигидропиримидинов А.
Пиримидины могут быть ненасыщенными кетонами. Недавно учеными была опубликована работа12 по синтезу, в которой было получены при помощи циклоконденсации амидинов с α,β- 65 010258 описано использование реакции Виттига при образовании α,β-ненасыщенных кетонов на 8Р для синтеза различных гетероциклов. В данной заявке предложен альтернативный трехэтапный синтез пиримидинов а в растворе, основываясь на образовании строительных блоков 26 α,β-ненасыщенного кетона в качестве ключевого этапа12Ь-б, описанного ниже:
α,β-ненасыщенные кетоны 26 могут быть получены с хорошим выходом и чистотой при помощи реакции Виттига подходящим альдегидом и соответствующим трифенилфосфонийбромидом 27 с ΝηΘΕί при кипячении с обратным холодильником в ΌΜΆ. Выход фосфорного соединения 27 является легко доступным из α-бромкетонов 28 при помощи реакции Арбузова с последующей обработкой сильным основанием, таким как ΝηΘΕΐ. Реакция кетонов 26 с различными амидинами 2312Ь-6 (фиг. 4) обеспечивает желаемый тетразамещенный пиримидин подбиблиотеки а.
Небольшие подбиблиотеки Ь-д, имеющие одну или несколько постоянных функциональных групп на шестичленном ароматическом кольце, характеризуются лучшей растворимостью.
Серии 2,5,6-тризамещенных-4-оксодигидропиримидинов 29 могут быть получены при помощи 8Р с использованием стратегии13 циклизации-расщепления из легко доступных амидинов 23 и α,βненасыщенных карбоновых кислот 3014, присоединенных к смоле (см. схему ниже). Соединение 30 получают при помощи присоединения смолы к ацилхлориду 31 (модифицированному из коммерчески доступных α,β-ненасыщенных карбоновых кислот).
Соединения 2913Ь могут быть окислены (САЮ СН3СЦ) в соответствующие пиримидины Ь. Твердофазный способ получения продуктов конденсации Кневенагеля из смолы, связанной малонатами и малоновыми кислотами, имеет возможность получения гетеро- и карбоциклических соединений (см. схему ниже).
Моноэфир молоновой кислоты (см. схему выше) получают из макропористой смолы Ванга (АдгоРоге, Агдопаи! ТесЬпо1од1е§)15 обработкой кислотами Мелдрума. Превращение несимметричного сложного эфира 34 достигают путем обработки трифторэтанолом и Э1С с последующей конденсацией Кневенагеля с альдегидом в присутствии ацетата пиперидина для получения замещенного метиленмалоната 33. Для получения объемной смолы 33 (2-10 г смолы) конденсацию Кневенагеля проводят с ловушкой ДинаСтарка для удаления воды, которая равным образом повышала выход и ускоряла реакцию. Малонаты 33
- 66 010258 обрабатывают 10 эквивалентами гидрохлорида амидина 23 в растворе диметилацетамида (ΌΜΆ) с избытком К2СО3 для нейтрализации НС1 соли амидина при 70°С в течение 4-8 ч для получения связанных со смолой дигидропиримидинов 32. Ход потребления реагентов может отслеживаться при помощи ΕΤΙΒ спектрометра, наблюдающим за адсорбцией групп С=N и С=О. Окисление 23 0,2М цериевым нитратом аммония (САЦ) в ΌΜΆ16 дает связанные со смолой гидроксипиримидины. Расщепление в кислых условиях (ТФУ/ОСМ, 1:1, КТ, 1-2ч) дает повторную подбиблиотеку с (подбиблиотека с существует в таутомерной форме 4-пиримидона).
Ниже описаны примеры синтеза смешанных 6-членных колец с заданными свойствами.
Проводят реакцию амидинов 23-25 в растворе с коммерчески доступным [бис(метилтио)метилиден]малононитрилом 35 (см. схему ниже) в присутствии ΌΙΕΑ17 для получения соответствующих метилтиопиримидинов. Затем окисляют с помощью 1,2 экв. т-СРВА в ЭСМ или Н2О218 для образования промежуточных производных тионила 36, которые подвергают замещению амином ΝΗ319 (диоксан, комнатная температура), приводящему после гидролиза нитрила (ΤΡΡΆ)10 к конечным аминопиримидинам 37. Если вместо ΝΗ3 используют ЫОН, то после нитрила получают соответствующие гидроксипиримидины 3821.
Серии различных 3,4,5-тризамещенных фенолов 39 могут быть синтезированы с высоким выходом с использованием подхода22циклизации -расщепления.
- 67 010258
Основные катализированные реакции между α,β-ненасыщенными кетонами и связанными со смолой ацетонильными группами 42 (см. схему выше), являются результатом тандемной реакции присоединения/аннелирования по Михаэлю с отщеплением конкомитантов от смолы для получения желаемых фенолов 39. Синтез инициируют, используя полимер, полученный из смолы Меррифилда путем присоединения к 3-гидроксипиридину натрия, получая смолу 44 с более высокой несущей способностью, которую успешно кватернизируют при помощи 1-бромпропана-2-она (или 2-бром-1-фенилпропан-1-она; 2бром-1,2-дифенилэтанона; 2-бром-1-фенилбутан-1-она; 3-бромбутан-2-она) для получения соли полипиримидина 43. Реакцию полипиримидина 43 с α,β-ненасыщенными кетонами проводят в течение 16 ч после фильтрования смолы создают библиотеку 39.
Ссылки:
1. Те!, 32, 6937, (1993).
2. а. Р. Αίρ£, Те!.Ьей., 36, 7819, (1995);
Ь. К. йе\уапбо\\ък|. I. СотЬ. Скет. 1, 105, (1999).
3. Ό. ОЬгеск!, Не1у. Скет. Ас!а, 65, (1997).
4. Скепега, АО 95/16712,1995.
5. Сотроипбк 9 апб 21 аге к!аЬ1е ίη 1кек сагЬопу1 !аи!отег; ке!егосускс Скет. 3. (1984).
6. Ркагта/1е, 5435, (1999).
7. I. Не!егосускс Скет. 24, 589, (1987).
8. I. Не!егосус11с Скет. 23, 1821, (1986).
9. Скет. АЬк!. 90, 121631у, (1979).
10. Моп!акк Скет 107 587 (1976).
11. Те!, 48, 5473, (1992).
12. а. А. Маг/т/Пу I. Огд. Скет., 63, 723, (1998); Ь. АО 9815532; с. 81Ь. КЫт/2к. 87, (1991);
б. I. Не!егосускс Скет. 24, 1141, (1987).
13. а. 8. Ко1одае), Те!.Ье!!., 37, 5277, (1996); Ь. 8уп!кекй, 86, (1985).
14. а. Ό. Ротеегк, Те!гакебгоп, 54, 4085, (1998); Ь. К. 1!о, I. Не!егосускс Скет., 29, 1037, (1992).
15. а. В. Натрег, Те!.Ьей., 40, 4973, (1999); Ь. С. Скш, I. СотЬ. Скет. 1, 73, (1999).
16. а. М. Оогбееу, Те!.Ье!!., 37, 4643, (1996); Ь. 8. Табекке, I. СотЬ. Скет. 1, 184, (1999).
17. Т. Маэдиекп, Не1у. Скет. Ас!а, 646, (1998).
18. I. Не!егосускс Скет. 25, 959, (1988).
19. а. Те!. Ье!!. 38, 211(1997); Ь. I. Меб. Скет. 39, 4156, (1996); с. 8уп!кек1к, 147, (1986).
20. Те!.Ье!!., 6557, (1998).
21. 8иЬк!йи!1оп о£ 4-ки1Ппу1 бепуайуе тейк ОН \νί11 1еаб !о 4-рупт1бопе. ί. Не!егосускс Скет. 22, 49, (1985).
22. Ка1гп1хку А., Те!. Ье!!., 39, 8051, (1998).
16.2 6,6,5,6-циклический каркас индоло[2,3-Ь]хинолина
Схема синтеза индоло[2,3-Ь]хинолинов 1а,Ь приведена ниже.
Ключевым этапом в этом синтезе является разложение соответствующих триазолов 2а,Ь в полифосфорной кислоте (РРА) при 110-160°С, которое дает желаемые соединения 1а,Ь1,2. Изомеры 2а и 2Ь могут быть разделены во время очистки. Исходные триазолы 2а,Ь могут быть получены нагреванием тризамещенных хлорхинолинов 3 со строительными блоками бензотриазола 6а,Ь при 110-120°С в присутствии ТЕА1,3. Строительный блок бензотриазола 6а,Ь получают из монозамещенных нитроанилинов восстановлением группы ΝΌ2 (8пС12 или Н2/Рб) и последующим диазотированием легко полученных диаминов1,4.
- 68 010258
Синтез индоло[2,3-Ь]хинолин
2-хлорхинолины 3 получают в три этапа из замещенных анилинов, сначала синтезируют анилиды либо реакцией с предварительно активированными (ВТС, ΌΜΆΡ, коллидин) β-кетокислотами, либо со свободной кислотой при высокой температуре с последующей внутримолекулярной циклизацией соединений 5 в кислых условиях. В заключение полученный хинолин хлорируют свежеперегнанным РОС13 5 для получения соединения 3. Другой подход, а именно, твердофазный синтез соединений 1а,Ь, может быть осуществлен с использованием дизамещенных анилинов с функциональными группами (СО2Н, ΝΉ2, ОН), присоединяемыми к твердой подложке.
Исходные анилины могут быть загружены на подходящую смолу в соответствии с типом функциональной группы для присоединения. Если функциональной группой является СО2Н, смола может быть фенольной (см. главу хинолины изменение состава в соответствии с форматом данного описания) и загрузку выполняют в условиях этерификации (ВТС, ΌΜΆΡ); если функциональной группой является ОН, загрузку можно выполнить реакцией Митсунобу; и если функциональной группой является ИН2, исходные анилины могут быть загружены в условиях сульфирования на сульфонилхлоридную смолу или, аль
- 69 010258 тернативно, полученную при помощи перегруппировки Куртиуса из соответствующих карбонильных производных.
Ссылки:
1. В1оогд. Меб. Сйет., 7,2457, 1999.
2. Агсй Рйагш 321463, 1988.
3. Те!. Ьей. 39 1827; 1998.
4. Огд. 8уп. Со1. Уо1. 1 3 106
5. Огд. 8уп. Со1. Уо1. 3 194
6. для других способов получения индоло[2,3-Ь]хинолина см.
a. для ацилбензотриазола и ацилизоцианата, I Огд Сйет 65 8069 2000;
b. сочетание 3-бромхинолина с 2-аминоборонатом, 8уп1ей 1067 1997;
c. путем модификации реакции Грейба Ульмана, I. Меб Сйет 37 3503 1994.
16.3 6,5,5,6-тетрациклические каркасы изоиндолоиндолов и изоиндолоиндолонов
В настоящем описании раскрыто катализированное Р6 аннелирование1 для образования скелета изоиндолоиндола из легко получаемых иминов и внутренних арильных ацетиленов. Имины и дизамещенные ацетилены подвергают многоэтапной реакции в присутствии палладиевого катализатора для образования изоиндолоиндолов2, которые получают с хорошим выходом (см. схему ниже).
Изоиндолиндол
Общая схема получения изоиндолоиндолов
Путем использования разных строительных блоков либо моно-, либо дизамещенных иоданилинов 7 и заранее созданных ди- или тризамещенных фенилацетиленов 5, может быть создана большая библиотека изоиндолов 1-4 (см. схему ниже).
Такая реакция аннелирования содержит два этапа синтеза без выделения промежуточных индолов 6. Этапы синтеза являются следующими:
1. Имин 6 образуется в растворе с использованием осушающих реагентов, таких как ТМОР, молекулярных сит или Ыа28О4.
2. Ацетилены 5 получают при помощи реакции Хека между коммерчески доступным или предварительно синтезированным ди- и монозамещенными иодбензолами и монозамещенными ацетиленами, используя стандартный Р6 катализатор3-8 (см. схему выше). Также может быть использована9-12 модифицированная твердофазная реакция Хека. При использовании раствора реакционная смесь может быть использована на следующем этапе, как таковая, без восстановления катализатора, поскольку он требуется для следующего этапа.
- 70 010258
3. Аннелирование внутренних алкинов до изоиндолоиндолов с использованием Рй(Оас)2 в присутствии амина ЫС1 или Ви4ЫС1 в ДМФА.
Если один из заместителей находится в ортоположении, замыкание тетраз кольца может происходить региоселективным способом, давая одни тетразамещенные изоиндолоиндолы 1,3. Если ортоположение на 5 не занято, некоторые заместители управляют региоселективностью области замыкания кольца хелатированием палладия в промежуточном соединении σ-палладия, которое образуется во время реакции. Другие представители двух изомеров могут быть выделены при помощи хроматографии. Для создания 11-гидроксиизоиндолоиндолов: может быть использован ТМ8, защищенный гидроксиалкином 11, создавая после удаления ТМ8 (η-Βι.ι4ΝΡ) подбиблиотеку 11-гидроксиизоиндолоиндолов 12 (см. схему ниже).
быть использован для получения может
Для синтеза 11-аминоизоиндолоиндолов, карбоксиалкин 5
11-карбоксиизоиндолоиндолов 1-4. Последний может быть преобразован в соответствующий азодокарбонил 14 (п-ВиОСОС1, затем ΝαΝ3)13’-15 через промежуточное соединение аминоизоиндолоиндолов 13.
(см. схему ниже), который можно подвергнуть перегруппировке нитрена для обеспечения желаемой подбиблиотеки 11-
Может быть добавлена постоянная полярная функциональная группа, такая как гуанидин. Наиболее подходящим положением для такой цели является параположение на фенильном кольце, полученном из имина 10 (см. схему ниже). Имин 10 несет защищенную Врос аминогруппу, защита с которой может быть быстро удалена после образования кольца с подходящим алкином для получения индола 9. Аминоизоиндолоиндол 9 может быть подвергнут реакции с бис-Вос-тиомочевиной 16 (НдС12, ТЕА) для создания, после последующего снятия защиты (ТФУ/ОСМ), конечной библиотеки 8.
- 71 010258
16.3.1 Изоиндолоиндолоны
Слегка модифицированный каркас изоиндолоиндолона (см. ниже) может быть образован двумя путями синтеза:
К2
Схематичное описание показано схемой ниже:
Подход, представленный выше, делится на три больших этапа:
1. Образование ди- или тризамещенных индолов реакцией Хека между ацетиленом и иоданилином.
2. Бензоилирование кольца индола ортоиодбензоильной группой. Присоединение дизамещенной ортоиодбензойной кислоты ВВ к индолу 18 может быть осуществлено двумя способами:
1. Обычным присоединением ВВ к индолу с использованием ОСС/ОМАР17;
2. Использованием предварительно синтезированного хлорангидрида18,19.
3. Циклизация с использованием катализируемой Р6 реакции (аннелирование по Хеку)20,21. Присоединение является очень специфическим с использованием иодобензоильного кольца. В случае если положение 7 не занято, то возможно присоединение в положении 7 индола вместо положения 2. Такое присоединение дает новый каркас, который является другой библиотекой (см. схему ниже).
Индол 18 может быть получен бесследным твердофазным синтезом индола с использованием индола Ν-Н в качестве точки22 присоединения смолы, которая может быть расщеплена с получением свобод- 72 010258 ного индола 18. Один из наиболее эффективных способов синтеза индола в растворе является Рй(О)опосредованная реакция 2-иоданилинов с ацетиленами в присутствии основания, как разработано ЛарокМонозамещенный 2-иоданилин затем загружают в ТНР смолу при помощи аминальной связи с использованием РРТ8, что дает соединение 20 (см. схему ниже). Заменой катализатора на Рй(РРй3)2С12 и использованием ОСЕ растворимого основания ТОМ обнаружено, что это является полезным для продвижения реакции аннелирования до завершения, давая 19. Расщепление смолы при помощи 10% ТФУ затем может дать свободный индол 18. Обнаружено, что ТМ8-замещенные ацетилены быстро доходят до завершения при 80°С с почти полной региоселективностью.
Карбоксилированный 15 (В2=СО2Н) может быть преобразован в аналог амина 16, соответствующий азодокарбонилу, который можно подвергнуть перегруппировке через промежуточное соединение нитрена для обеспечения желаемой библиотеки аминоизоиндолоиндолона.
Гидрокси- и карбоксиизоиндолоны 23 (Х=О, СО2) могут быть образованы при помощи синтеза 8Р (см. схему выше), начиная с загрузки подходящего иоданилина на смолу9 и осуществляя аннелирование ТМ8 ацетиленами.
Последующее бензоилирование и аннелирование соединения 27 с последующим отщеплением от смолы дает соединение 25.
Второй путь образования изоиндолоиндолонов представлен на следующей схеме25:
Ключевой этап представляет собой внешнемолекулярную реакцию Виттига. Замещенные ортоалкиланилины и производные фталевого ангидрида реагируют до образования арилфталимидов. Они могут быть преобразованы в соли фосфония и могут быть объединены в систему изоиндолоиндолонов.
Ссылки:
1. Ьатоск В. I. Ат. Сйет. 8ос. 121, 3238, (1999).
2. Воексй К. Огд. Ьей., 1551, (1999).
- 73 010258
3. Масбопа1б С. Сйет. Соштип. 2647, (1996).
4. Ата!оге С. 1. Огд. Сйет. 60, 6829, (1995).
5. Ата!оге С. 1. Огд. Сйет. 61, 8160, (1996).
6. Ьауак!ге О., Те!гайебгоп, 53, 7595, (1997).
7. Са1 М. 8уп1йейс Соттип. 27, 1935, (1997).
8. Уа!апайе Т. 8упЬе!!. 207, (1992).
9. СоШш М. Те!. Ье!!. 38, 7963, (1997).
10. Те!. Ьей. 38, 2307, (1997).
11. Те!. Ьей. 38, 2439, (1997).
12. Ата!оге С. 1. Огд. Сйет. 61, 5169, (1996).
13. Катеа1 V. Те!. Ьей. 35, 4947, (1994).
14. Скик К. Те!. Ьей. 36, 7193, (1995).
15. Ра1к 8. Те!. Ьей. 37, 5303, (1996).
16. Айдаба V. Вюогдатс & Мебкта1 Сйетхкйу, 2487, (1999).
17. Кгаик С. 8уп!йе!1с Соттип. 23, 55, (1993).
18. Ко/1ко\\8к1 А. Те!. Ьей. 32, 3317, (1991).
19. В1аск Ό. Те!гайебгоп 49,151, (1993).
20. 8йао Н. Те!. Ье!!. 39, 7235, (1998).
21. Оекагйге Е. Не!госус1ек 41, 1987, (1995).
22. 8тйй А. Те!. Ьей. 39, 8317, (1998).
23. Ьагоске К. 1. Огд. Сйет. 60, 3270, (1995).
24. Ьагоске К. 1. Огд. Сйет. 63, 7652, (1998).
25. 1. Не!егосус1ек Сйет. 21, 623, (1984).
16.4 Одноатомный каркас
Самый мелкий каркас, используемый в такой реализации, представляет собой одноатомный каркас, а именно, каркас из одного углерода, общей структуры а:
а
Библиотека содержит несколько подбиблиотек й-е (см. ниже), которые представлены соединениями с одной постоянной функциональной группой и независимыми вариантами заместителей вокруг углерода:
АЬ НОТ нз Ρ1\-Α2 но*с1з X Κ1 К2
ь С ϋ е
Вторичные подбиблиотеки, содержащие две или три постоянные полярные функциональности (см. ниже) могут быть до некоторой степени ограниченными из-за химической нестабильности молекул, несущих два или три присоединенных к одним и тем же атомам амина или атомам гидроксила (соединения Е):
141 н0Ьн \-Ή2. η νΆ н’мЧнг О 1 Η2Ν он О Л но он
ί д к 1 1
Однако известен синтез α-аминокислот к, α-гидроксикислот т и α-дикарбоновых кислот 1. Например, они описаны Койей М. Уййатк в 8уп!йе818 о£ орйсайу асйуе α-атпо ас1бк, Регдатоп Ргекк.
Некоторые из соединений, основанных на углеродном каркасе, являются наиболее коммерчески доступными. Те, которые не являются коммерчески доступными, могут быть синтезированы, главным образом в растворе при помощи обычных способов.
Третичные спирты й1 могут быть синтезированы при помощи хорошо известного эпоксидирования олефинов 2, в качестве ключевого этапа производства эпоксидов 1, которые уже имеют необходимые заместители2 (см. схему ниже).
- 74 010258
Группы доноры электронов обычно увеличивают скорость. Условия являются мягкими, а выход высоким. Последующее восстановление эпоксидов легко выполнимо. Наиболее обычным реагентом является Ь1Л1Н4, который реагирует путем инверсии конфигурации соединения 23. Как ожидается от механизма 8Ν2, отщепление обычно происходит так, что образуется желаемый третичный спирт Ь. Продукт Ь служит в качестве исходного вещества для третичных аминов с, которые получают из продукта Ь путем замещения соответствующего трифторметилсульфоната аммонием в диоксане. Твердофазное получение третичного спирта Ь недавно было опубликовано4. Действительно, такая новая стратегия расщепления включает присоединение углеродных нуклеофилов к связанным со сложным эфиром смолам 3.
•чТ О Н2МдХ ТГФ < Эфир нсгдгг смИ + ф—ОН
3 ь
При помощи такой методики можно получить только третичные спирты с двумя одинаковыми алкильными или фенильными заместителями (В2), ограничивая таким образом, разнообразие продуктов, но все еще пригодной для быстрого создания вторичной подбиблиотеки третичных спиртов.
α-гидроксикислоты т могут быть получены при помощи прямой одноэтапной методики из соответствующих α-кетокислот 4 (схема ниже). α-Оксокислота 4 является коммерчески доступной, и ее обработка реагентами Гриньяра (2 экв., ТГФ, -40°С - КТ) приводит к желаемым продуктам.
Глицин, активированный основанием Шиффа, поддерживаемый на растворимой смоле (РЕС) 6 может быть просто алкилирован широким разнообразием электрофилов в присутствии карбонатного основания (С82СОз) в ацетонитриле5, обеспечивая нестереоспецифичные сложные эфиры аминокислот.
Подобным образом активированные основанием Шиффа трет-бутиловые эфиры аминокислот 8 могут быть алкилированы до α-С дизамещенных аналогов 7 (схема показана ниже) с использованием алкилбромидов и ЬОЛ в качестве основания (ЬОЛ, ТГФ, -40°С).
Основания Шиффа 8 могут быть получены транс-иминированием коммерчески доступного третбутилового эфира аминокислот 9 бензофенолимином. Наконец, алкилированный продукт может быть полностью лишен защиты при помощи ТФУ/ОСМ, давая желаемую вторичную подбиблиотеку к.
Следует указать, что все продукты, созданные в этой главе, являются энантионеселективными и
- 75 010258 требуют разделения энантиомеров на хиральной колонке. Также может быть рассмотрено использование рацемических смесей.
Ссылки:
1. ТейаНебгои, 2855, (1976).
2. Визе. СНет. Неу., 956, (1985).
3. I. Огд. СНет., 52,14, (1981).
4. 8. СНаибгазекНаг, I. СотЬ. СНет., 2,246, (2000).
5. а. В. 8аиуадиа1, Те!. Ьей., 39, 821, (1998).; Ь. В. 8аиуадиа1, I. СотЬ. СНет., 2,134, (2000).
16.5 6,7 бициклический каркас бензодиазепинов
Бензодиазепины являются терапевтическими агентами и антиконвульсантами. Так, например, такие 1,4-бензодиазепины являются мишенями нескольких стратегий твердофазного синтеза.
Синтез 1,4-бензодиазепинов основан на замыкании семичленного кольца через лактамизацию с высоким выходом.
Слегка модифицированный твердофазный подход, который основан на замыкании кольца через группу имина, приведен на схеме ниже:
Согласно такой стратегии альдегидную смолу 13 связывают с β-аминоспиртом 2 через восстановительное алкилирование (фиг. 1). β-Аминоспирт (2) может быть получен двумя альтернативными способами (см. схему ниже):
(1) Сочетание Ν-метоксигидроксамата (8) с реагентами Гриньяра (Н2МдВг) для получения соответствующих кетонов с последующим восстановлением, используя NаВΗ4 (МеОН, комнатная температура, несколько часов), для получения Вос-защищенного производного аминоспирта (9). Удаление защитных групп дает соединение 2.
(2) Восстановление Ν-метоксигидроксамата (8) Ь1Л1Н4 до производного альдегида с последующим сочетанием с реагентами Гриньяра (В2МдВг) до образования Вос-защищенного производного аминоспирта (9). Удаление защитных групп дает соединение 2.
Сочетание альдегидной смолы (1) и гидрохлоридной соли аминоспирта (2) осуществляют через восстановительное алкилирование с использованием NаΒΗ(Оас)з, 1% АсОН, ДМФА для получения им- 76 010258 мобилизованных смолой β-аминоспиртов 3. Чтобы избежать рацемизации, желательно получить равновесие между связанным со смолой альдегидом 1 и β-аминоспиртами 2 до добавления восстанавливающего агента в реакционную смесь.
Сочетание вторичного амина 3 и Вос-защищенных дизамещенных антраниловых кислот 4 приводит к промежуточному связанному со смолой соединению 5. Окисление гидроксигруппы дает соединение 6. Окисление на твердой подложке может быть осуществлено при помощи комплекса Ру8О3 9 в ДМСО при комнатной температуре или при помощи альтернативной методики, используя ΝΜΟ10 (Ν-оксид Νметилморфолина) с ТРАР (тетра-н-пропиламмониумперрутинат) катализатором в ДМФА при комнатной температуре. Соединение 6 лишают защиты (ТФУ/ОСМ) и свободный амин подвергают внутримолекулярной циклизации в кислых условиях для получения желаемого бензодиазепина 7.
Введение амина или гидроксила в положение 3 1,4-бензодиазепинов может привести к разложению вещества. В положении 2 группа ОН может изомеризоваться до образования кетона, тогда как ΝΗ2 группа может образовывать таутомеры с группой имина.
Путь синтеза для получения бензодиазепина, имеющего заместитель ΝΗ2 в положении 2, представлен двумя способами ниже:
(1) Сложный тиоаминоэфир (10) загружают на альдегидную смолу 1 восстановительным алкилированием (№1ВН(ОЛе)3,. 1% АсОН в ДМФА) для получения связанного со смолой промежуточного соединения 11 (фиг. 3). Вторичные амины (11) связывают с дизамещенными антраниловыми кислотами (12) (ЕОС, ΝΜΡ) до образования амида 13, который можно подвергнуть внутримолекулярной циклизации с использованием лигированного р-метоксиацетонилида (14)1 для получения тиобензодиазепина 15. Циклическое связанное со смолой промежуточное соединение 15 подвергают метилированию (Ме1) с последующим окислением до образования предпочтительной уходящей группы (а именно, метилсульфоксида) для нуклеофильного замещения. Такие реакции замещения могут быть выполнены с кислым лабильным диметоксибензиламином (16) в стандартных условиях (ДМФА, ΌΙΕΆ), обеспечивая после кислого расщепления желаемую подбиблиотеку 2-аминобензодиазепинов 17.
(2) Альтернативный синтез 2-аминобензодиазепина является следующим: бензодиазепин-2,5-дион (20) образуют путем сочетания замещенной антраниловой кислоты с аминокислотой с последующим замыканием кольца, который подвергают реакции с реагентом Лавессона до образования промежуточного 2-тиобензодиазепин-5-она (21). Амин 22 получают реакцией бензодиазепинтиона 21 с аммонием.
Альтернативный синтез 2-аминобензодиавепина
- 77 010258
Синтез 3-гидрокси-а-аминокислоты, строительного блока, используемого для получения 2карбоксибензодиазепина, представлен на схеме ниже. Коммерчески доступный хиральный третбутиловый эфир Етос-серина 27 подвергают окислению Сверна ((С0С1)2, ДМСО) для получения альдегида 27. Альдегид 27 подвергают реакции Гриньяра К.|МдХ для образования Етос-защищенных аминоспиртов, которые после удаления Етос (пиперидин, МеОН) приводят к желаемым строительным блокам 28. В случае, когда и К.1, и Я2, оба являются карбоксильными группами, исходным веществом является ди-трет-бутилфумарат 23, который при эпоксидировании (тСРВА, Να№03, ЭСМ) дает эпоксид 24 с последующим воздействием аммония в метаноле для получения соединения 25.
СО2(Ви тСРВА, ΝβΗΟΟ,. ДСМ
СО21Ви
ΝΗ3 в МеОН р^СО^Ви ------СО21Ви
Н2М
СО21Ви
СО2(Ви
ЮН
РтосНЦ^СО^Ви
Окисление Сверна
1. (1 экв.) К.МдВг, ТГФ
КтосНМ^СОг)Ви г· Пиперидин, МеОН
Κ1^ΟΗ
Н2Н'хЧСО2®и
Получение Ь-гидроксиаминокислоты
Синтез бензопиридодиазепина 3311,12 представлен на схеме ниже.
2-хлор-3-аминопиридины 2912 присоединяют к строительному блоку дизамещенного азидобензоилхлорида 30. Восстановление азида 31 8пС12 дает промежуточное соединение 2-хлороксозолидина 32, которое при обработке кислотой перегруппировывается в желаемый трициклический каркас на основе пиридина 33.
Синтез оксианалога каркасу 33, а именно, 10Н-дибензо[Ь,Г][1,4]оксазепин-11-она, представлен на схеме ниже. Дизамещенную единицу связывания о-аминофенола 35 присоединяют к смоле на чувствительный к кислоте метоксибензальдегид (АМЕВА) (34) путем окислительного аминирования до образования смолы 36.
Смолу 36 дополнительно модифицируют замещенной 2-фторо-5-нитробензойной кислотой 37 с использованием стратегии Н0А1/Э1С для получения иммобилизованного субстрата 38, который готов для сборки аналогов нитро-10Н-дибензо[Ь,Г][1,4]оксазепин-11-она 39 (ключевой этап циклизации (8-8Аг) между фтором и кислородом фенола выполняют с использованием 5% ΌΒυ в ДМФА23,24,25). Восстановление нитрогруппы в полученной в результате смоле может быть осуществлено с использованием 1,5М раствора 8пС12 Н2О в ДМФА, и последующим отщеплением (ТФУ/ОСМ) от смолы создают 2-аминоподбиблиотеку соединения 39.
- 78 010258
Синтез дибензооксазепинона
Ссылки:
1. 1. Огд. СЕет, 62, 1240, 1997,
2. ,1СС. 2, 513, 2000,
3. 8уп1йейс Сот.,21,167,1991,
4. 1. Огд. СЕет, 60, 5742, 1995,
5. Те!. Ьей, 39, 7227, 1998,
6. 1. Огд. СЕет,63, 8021,1998,
7. Те!. Ьей, 37, 8081, 1996,
8. 1. Огд. СЕет, 60, 5744, 1995,
9. 1. Ат. СЕет. 8ос, 116, 2661, 1994,
10. 1. Огд. СЕет, 61, 8765,1996,
11. 1.Не1.СЕет.,23, 695, 1986,
12. 1. Огд. СЕет, 62, 6102, 1997,
13. Те!, 55, 2827, 1999,
14. Те!, 55, 8295, 1999,
15. Те1. Ьей, 40, 5827, 1999.
16.6 6,6,6-трициклический каркас пиразинохинозалинона
«1 К4
Система пиразино[2,1-Ь]хинозалин-3,6-диона может рассматриваться, как связанный пептидомиметик, который присутствует в некоторых семействах натуральных продуктов. Некоторые из таких соединений демонстрируют очень интересную биологическую активность (1. АпйЫойск 46, 380, 1996, Аппи Кеу В1осЕет 62 385,1993).
Один из известных синтезов таких каркасов в настоящее время может быть сгруппирован следующим образом:
а: Трансформацией 4-замещенных 2,5-пиперазиндионов в соответствующие простые иминоэфиры с последующей циклоконденсацией с антраниловой кислотой или метилантранилатом 1-5
Конденсация простого имидоэфира антраниловой кислоты в пиразинохинозалинон
Ь: Ацилированием 4-замещенного 2,5-пиперазиндиона о-азидобензоилхлоридом с последующей реакцией Стаудингера с фосфином для получения соответствующего γ-фосфазина и циклизацией Виттига с азавнутримолекулярным замещением последнего промежуточного соединения.6,7
- 79 010258
Пиразинохиназалинон через Ν-о-азидобензоилдикетопипаразин
В последовательности модифицированной реакции Ν-о-азидобензоилдикетопипаразин образуется через трипептид с открытой цепью, где элемент антраниловой кислоты является Ν-концевым элементом, несущим азидогруппу в качестве замаскированной аминофункции8. Циклизация создает хинозалиноновое кольцо.
с: Двойной циклизацией трипептида с открытой цепью через промежуточное соединение 4-имино4-Н-3,1-бензоксазина, которую осуществляют при помощи циклогидратации подходящего оацилантраниламида в присутствии иодтрифенилфосфина.
Такой способ описан в растворе9-13, а также как твердофазный14, что делает его хорошим средством для параллельного матричного синтеза и, следовательно, подходящего для цели настоящего изобретения.
Трипептид 6 получают путем прямого сочетания эфиров аминокислот (АА-ОК) 3 с антраниловой кислотой, опосредованной ЕБС. Конденсация соединения 4 с хлорангидридом Етос-аминокислоты 5 в условиях двухфазной реакции Скоттен-Баумана (СН2С12, водн. №ьСО3) дает трипептид 6. Хлорангидрид аминокислоты 5 получают ίη δίΐιι при помощи предварительной активации соответствующего Етос-ААОН ВТС (трифосгеном) и коллидином в ТГФ, БСМ или диоксане15. Такие условия дают хлорангидриды АА без рацемизации.
Трансформацию линейного трипептида в оксазин проводят в условиях Випа (РР13/12/большой избыток третичного амина). Снятие защиты с последующей перегруппировкой в хиназолин осуществляют обработкой 20% пиперидином в метиленхлориде. Циклизация в хинозалин восприимчива к пространственным помехам и в случае К3,К4=объемные группы, циклизация требует жестких условий (БМАР кипячение с обратным холодильником ί.Ή3ί.'Ν). В некоторых примерах происходит некоторая эпимеризация (5%).
Применение 8 синтеза в растворе, описанном выше в комбинаторном твердофазном синтезе, начинают с загрузки смолы Ванга подходящей аминокислотой (АА), что дает соединение 7. Большинство АА, предварительно загруженных на смолу Ванга, коммерчески доступны. С соединения 7 снимают защиту (пиперидин в ДМФА) и только подходящую антраниловую кислоту присоединяют (ЕБС) к полученному соединению 8 (схема показана ниже).
- 80 010258
Следующим этапом является ацилирование анилина 7 Етос-АА-С1 для получения линейного трипептида 9. Следующим этапом является ключевая циклизация с дегидратацией линейного трипептида 9 в 10. Для уверенности в полном преобразовании используют 10 эквивалентов Р113Р. Конечной реакцией является опосредованное пиперидином снятие защитной Етос группы и перегруппировка оксазина 10 в карбоамид амидина 11. После промывки смолу кипятят с обратным холодильником в ацетонитриле, чтобы инициировать расщепление с циклизацией соединения 11 для создания желаемой библиотеки пиразинохиназолинов 1. Выход и чистота неочищенных соединений заявлены соответственно выше14. Конечные продукты 1 могут быть получены в некоторых случаях в виде смеси цис:транс диастереоизомеров (обычно соотношение составляет 5-8:1). Более высокая степень эпимеризации в твердой фазе обычно является следствием расщепления с циклизацией, и НТ очиститель может разделить продукты. Указанный выше синтез прекрасно иллюстрирует достоинства данного пути синтеза. Первые два этапа включают присоединение пептидов - реакция, для которой была разработана 8РР8 и которая протекает практически с количественным выходом для множества аминокислот. Дегидратация линейного пептида 9 требует большого избытка Р113,Р. иода и ТЕА-реагентов, которые быстро удаляются простым фильтрованием на твердой фазе. Функциональную группу сложного эфира, подвергшуюся циклизации на последнем этапе, отбирают в качестве положения для твердофазного присоединения, являющегося результатом самоотщепления от смолы.
Синтез каркаса пиразинохиназолина требуют 3 строительных блока две аминокислоты 3,5 и дизамещенную антраниловую кислоту 2.
Аминокислоты и Етос-аминокислота являются коммерчески доступными.
Для введения гетерофункциональных групп (ΝΗ2, ОН) в кольцо пиразина (К3, К4) необходимо выполнить синтез защищенных α-гидрокси-АА 14 и α-амино-АА 12. АА 12 хорошо известна из литературы16 и синтез проиллюстрирован на схеме ниже:
Толуол, нагревание с обратным холодильн ином
Ети-ΝΗ
Толуол, нагревание е обратным холодильником р-Тоь-ОН НСМВи .
р-Т«-ОН
Η&-ίΒυ
Синтез защищенных сх-амино-а-ОН-аминокислот
Другая АА 14 может быть получена аналогичным способом через конденсацию между глиоксиловой кислотой и ΕтосNΗ2 в присутствии трет-ВиОН при кипячении в толуоле с получением желаемой 14.
- 81 010258
Из третьего строительного блока 3,5-диметилантраниловая кислота является коммерчески доступной, другая замещенная антраниловая кислота должна быть синтезирована с заданными свойствами. 3метил-5-фенилантраниловая кислота 15 может быть получена бромированием коммерчески доступной 3метилантраниловой кислоты 1617. Затем следует реакция Сузуки18.
3,5-дифенилантраниловая 17 кислота может быть получена из соответствующей дибромантраниловой кислоты 18 (коммерческая) при помощи катализируемой Р6 реакции поперечного связывания с избытком фенилбороновой кислоты19 (Олдрич).
вга, меон в уусо,н
4%------- Τ'1· 1 Вт
Олдрич Олдрич
РНВ(ОН)а (3 экв.) Р<1(РРКЭ))4 10%М ЁЮН, води. На3СО3 Р|1
Нагревание с обратным холодильником, ч 17
Получение дифенилантраниловой кислоты
Замещенная антраниловая кислота также может быть получена из соответствующего замещенного анилина 19 с использованием модифицированной методики Сандмайера. Реакция анилина с хлоралем или гидроксиламином дает изонитрозоацетанилид с последующей циклизацией в серной кислоте, что дает изатин 20. Затем окисление Н2О2 дает антраниловую кислоту20 21 (см. схему ниже).
Антраниловая кислота 22, замещенная в положении 3 ОН группой, может быть получена следующей последовательностью реакций, приведенных на схеме ниже, с использованием 4-замещенных анилинов (Εΐ, Рг, Ме Олдрич) в качестве исходных веществ. Сначала анилин бромируют до соединения (23) с последующим селективным монометоксилированием в присутствии Си1. Получаемый таким образом 2бромо-6-метокси-4-алкиланилин 24 карбонилируют с использованием Р6 комплекса в качестве катализатора (Со, Р6 (РРй3)2С12) (^25) и на последнем этапе снимают защиту гидролизом в концентрированной бромисто-водородной кислоте21.
- 82 010258
4-алкиланилин 19а также может служить в качестве исходного вещества для получения диалкилантраниловой кислоты 26 и 5-алкил-3-фенилантраниловой кислоты 27, как представлено на схеме ниже.
3-алкил-5-карбоксилантраниловая кислота 27 может быть получена, начиная с о-алкиланилина 19Ь, который преобразуется в изатин 20а (1. хлораль, ΝΗ2ΟΗ, 2. Н28О4), с последующим бромированием и окислением для получения 5-бромантранилата 28. Замещение брома цианидом и гидролиз соединения (29) дают 3-алкил-5 карбоксилантраниловую кислоту22 27.
Ссылки:
1. ТеПайейгоп Акут 9 3025, 1998.
2. ТеПайейгоп Акут 11, 3515, 2000.
3. ТеПайейгоп 55 14185, 1999.
4. ТеПайейгоп 54, 969, 1998.
5. ТеПайейгоп Акут 113515, 2000.
6. .1АС8121 11953, 1999.
7. ТеПайейгоп 57 3301, 2001.
8. ГОС 65 1743, 2000.
9. ГОС 63 2432, 1998.
10. Те1гайейгоп Ьей 40, 5429, 1999.
11. Огд. Ьей. 2, 3103, 2000.
12. ГОС 65,1022, 2000.
13. 1. Огд. Сйет., 63, 2432, 1998.
- 83 010258
14. 1. Сот. СЬет., 2,186, 2000.
15. а. 1. Рерйбе Кез., 53, 507,1999. Ь. Те! Ье!., 34 3861, 1993.
16. Ргос. Νίώ. Асаб. 8οΐ. И8А, 93, 2031, 1996.
17. Те! Ьей. 41, 21083, 2000.
18. 1. Ат. СЬет. 8ос. И2, 2707, 2000.
19. 8уп!Ье515 14101995.
20. а. 8уп!й. Соттип. 29, 3627, 1999
b. 1. Огд. СЬет 59, 6823, 1994,
c. 1. Меб. СЬет. 34,1896, 1991,
б. 1. 1пб1ап. СЬет. 8ос. 66, 39, 1989,
е. Те! Ье!! 29, 3709, 1988,
1. 1. Меб. СЬет 30,1166, 1987.
21. 1. Меб. СЬет. 25 267, 1990.
22. Те!гайебгоп, 50, 2543, 1994.
16.7 Каркас 5-членного кольца пиррола
В этой главе описан полный синтез тетра-замещенных пирролов. Предложенные способы синтеза являются твердофазными (8Р8), а также в растворе.
Подбиблиотеку, имеющую карбоксильную группу в положении 2, получают в растворе. Синтез начинают с нитрозирования сложных β-кетоэфиров для получения оксимов 3, которые восстановительной конденсацией 1,3-дикетонами приводят к этилкарбоксикетопирролам 51 (схема ниже). Пирролы 5 подвергают восстановлению карбонильной группы до метилена1 с последующим гидролизом этилкарбоксилата для создания подбиблиотеки а. Перестановка Куртиуса может преобразовать карбоксил в амин, давая в результате преобразование подбиблиотеки а в подбиблиотеку Ь наиболее удобным способом, (в случае КЮК2 получают смеси двух изомеров, которые могут быть разделены).
Для создания подбиблиотеки а и Ь требуется два строительных блока сложных β-кетоэфиров, 1,3дикетонов, которые являются наиболее коммерчески доступными.
Соединения библиотеки с могут быть получены способом синтеза, представленным на схеме ниже.
- 84 010258
В отличие от способа разработчика предлагаемый подход включает твердофазный синтез (8Р8). А именно: конденсацию 1,2-дикетонов 7 с предварительно присоединенным моноэфиром Восиминоацетоуксусной кислоты 6, как следует ниже:
Реакцию2,3 выполняют в основных условиях с использованием ЫаОМе или Ко1Би. Иминодиацетоуксусная кислота 6 может быть легко получена из трет-Ви сложного эфира О1у восстановительным аминированием глиоксиловой кислоты с использованием цианоборгидрида натрия в качестве восстанавливающего реагента и последующим введением Вос-защитной группы в мультиграммовом количестве4.
Подбиблиотеку е можно создать с использованием способа, представленного на схеме ниже. Положение 3 в получающихся в результате продуктах имеет фиксированный заместитель гидроксигруппу. Снова осуществляют 8Р8 с использованием предварительно полученных строительных блоков, как описано выше.
Способ начинают с создания пяти строительных блоков ацилированной кислоты Мелдрума (12)5,6 в растворе при помощи реакции хлорангидридов 10 с кислотой Мелдрума 11 для получения в присутствии пиридина соответствующего соединения 12 почти количественно7,8.
Таким образом, нагревание соединения 12 (5 экв.) с гидроксильной смолой (смола, которая генерирует карбоновую кислоту, например, смола оксима9) в ТГФ при кипячении с обратным холодильником в течение нескольких часов6 дает связанные со смолой сложные β-кетоэфиры 13 при сопутствующем выделении СО2 и ацетона, что помогает довести реакцию до завершения. Реакция может быть легко контролируемой ЕТ-1В на смоле (КВг гранулы). Функционализирование группы α-углерода соединения 13 выполняли с избытком реагента алкилирования, избегая О-алкилирования, а также двойного алкилирования.
Таким образом, галоидалканы (36 экв.) в присутствии 1М ТВАЕ8 в ТГФ (26 экв., 3 ч) легко преобразуют соединение 13 в соединение 14 при КТ (фиг. 4). Обычно важно исключить следы воды, которая может уменьшить выход. Дополнительный избыток предварительно синтезированных аминокетонов 1510,11 (фиг. 5) (20 экв., 3ч, КТ) для связанных со смолой сложных β-кетоэфиров 14 в смеси ТГФ/триметилортоформиат (1/1) дает основания Шиффа 16. Циклизация основания Шиффа 16 в щелочных условиях с сопутствующим высвобождением продукта 17 в раствор и последующее восстановление кетона (В3=Ме, Е1) (ЫаВН4 ВЕ3ОЕ12)! создают подбиблиотеку е.
- 85 010258
Реакция также может быть выполнена в растворе с использованием α-замещенных сложных βкетоэфиров. Далее следует такая же последовательность реакций.
Следует отметить, что β-гидроксипиролы могут существовать до некоторой степени в виде своего кетотаутомера14. Требуемые строительные блоки представляют собой сложные β-кетоэфиры, которые являются коммерчески доступными, или α-замещенные сложные β-кетоэфиры.
Строительный блок α-аминокетона может быть получен из соответствующей аминокислоты, как представлено на схеме ниже.
Р1-МдХ, ТГФ
I 9 9м® -20°С' комнатная I 9р, /Ц.'У’3 ±Е,е2!иокса.н.е сш.н'-у оо
1> 1920
Синтез аминокетонов из С1у Вос-гидроксаматов
Ν-защищенный глицин реагирует с Ν-О- диметилгидроксиламином, давая гидроксамат 18. Наблюдается, что реакция гидроксамата глицина с реагентом Гриньяра (Е£МдВг, МеМдВг) в состоянии дать кетон 19 без добавления избытка. Снятие защиты с соединения 19 дает строительные блоки аминокетонов.
В случае К3=ОН глицинат реагирует с замещенными сложными β-кетоэфирами.
Более шестнадцати продуктов может быть получено способом, представленным на схеме ниже. Ключевым этапом создания подбиблиотеки £ является добавление аминокетонов Михаэля 21 в ΌΤΆΌ (21)12. Полученные аминоолефины 23 подвергают циклизации в кислых условиях для создания подбиблиотеки £.
Н2
нагревание
Синтез 2-карбокси-3-аминопирролов 28 является хорошо известным12,13 (см. схему выше). Его выполняют путем образования енамина из соединения 26 и последующей внутримолекулярной циклизаци- 86 010258 ей 27 в основных условиях (ΝηΘΕί) для получения соединения 28. β-кетонитрилы 25 могут быть получены более легким алкилированием 2515 или ацилированием соответствующего нитрила16.
Ссылки:
1) I. Рате III, I. Огд. Сйет., 3857, (1976).
2) М. Ейебтап, I. Огд. Сйет., 859, (1965).
3) К. ΟιιιιιόιΙι. Апп. Сйет., 639,102, (1961).
4) С. Вук, I. Огд. Сйет., 5687, (1992).
5) Ь. Т1е1хе. Втогд. & Меб Сйет. Ьей. 1303, (1997).
6) Ь. Т1е1/е. 8ΥΝΙ.ΕΊΊ'. 661, (1996).
7) Υ. О1ка\\а. I. Огд. Сйет., 2087, (1978).
8) Ь. АеЬег. 8¥\'кЕТТ. 1156, (1998).
9) Тйе СотЬта!опа1 1пбех, р. 15.
10) 8. Νηΐιιη. Те!. Ьей., 3815, (1981).
11) Еиг. I. Огд. Сйет. 2809, 2000.
12) Н. Аагб. Те!. Ьей., 25, 527, (1969).
13) Ми-111 Ыт, I. Огд. Сйет., 3826, (1979).
14) Аи§! I. Сйет. 20, 935, 1967.
15) I. Огд. Сйет. 55 429 1990.
16) а. Ви11. Сйет. 8ос. 1рп. 62 3851 1989; Ь. Сйет. Рйагт. Ви11. 46 69 1998; с. I. Меб. Сйет. 34 1741 1991
16.8 Тиофены и родственные каркасы
Химия 2-аминотиофенов и родственных каркасов привлекает особое внимание в течение последних лет благодаря своему применению в фармацевтике, сельском хозяйстве, пестицидах и красителях.
Химия 2-аминотиофенов является легко доступной благодаря способу синтеза, разработанному Ге- 87 010258 валдом1аЬ, который предложил наиболее легкий и перспективный путь синтеза, приводящий к 2аминотиофосфенам А с заместителями, отбирающими электроны, такими как циано, карбэтокси и т.д. в положениях 3 и группы алкила, арила, циклоалкила и гетероарила в положениях 4 и 5.
Реакция Гевалда
Наиболее простая версия реакции Гевалда содержит одноемкостную методику, а именно, использование конденсации альдегидов, кетонов или 1,3-дикарбонильных соединений с активированными нитрилами и серой в присутствии амина при комнатной температуре. Этанол, ДМФА, диоксан являются предпочтительными растворителями, и используются амины, подобные диэтиламину, морфолину или триэтиламину1-7. Такой способ предлагает значительное усовершенствование по сравнению с другими способами путем замены α-меркаптоальдегида или α-меркаптокетона более простыми исходными веществами. Необходимо использовать 0,5-1 молярные эквиваленты амина из расчета на количество нитрила для получения высокого выхода. В другой версии синтеза предпочтительна двухэтапная методика. а,ЬНенасыщенный нитрил сначала получают при помощи конденсации Кневенагеля-Копе и затем обрабатывают серой и амином. Такая двухэтапная версия реакции Гевалда дает более высокие выходы. Алкиларилкетоны не дают тиофенов в одноемкостной модификации, но дают приемлемые выходы в двухэтапном способе2 (см. схему ниже).
Двухэтапная реакция Гевалда
Применение трет-бутилцианоацетата вместо сложного этилового эфира дает возможность получить свободную кислоту 3-карбокси-2-аминотиофенов путем обычного ТФУ/ЭСМ гидролиза8.
Аминокислота, полученная так же, как защищенная кислота, может быть использована в качестве строительных блоков для дальнейшей трансформации в более сложные каркасы, как проиллюстрировано ниже.
16.8.1 5,5-бициклические каркасы
нагревание с обратным
Κ,ΟΟ,.ΜβΟΗ/Η,Ο или иоктгаднл
В1
Тиенопирроловый каркас В9 (схема выше) образуют при помощи реакции аминокарбоксилата А с бромацетатом (К2СО3) с получением сложного диэфирного промежуточного соединения 1, которое после ацетилирования (соединение 2) (30% АсС1 в АсОН) подвергают конденсации Дикманна (ЕЮ№1. Е1ОН) для получения 3-гидрокси-2-карбокситиено[2,3-Ь]пиррола В1. Синтез аминоаналога В2 следует начинать с 2-амино-3-цианотиофена А1. Ацетилирование с последующим алкилированием абромацетатом (К2СО3 в ацетоне или NаΗ в ДМФА) приводит в подобных условиях реакции к замыканию кольца, образуя 3-аминокарбокситиенопиррол В2. Для увеличения нуклеофильности амина требуется ацетилирование амина в положении 2 и ООН.
- 88 010258
16.8.2 5,6-бициклические каркасы
Тиенопиридиновый каркас С создают путем модифицированной реакции Фредландера, а именно, реакции тиофена А, А1 и 5 со сложными Ь-кетоэфирами, 1,3-дикетонами в основных условиях для обра-
Другую 5,6-бициклическую кольцевую систему - тиенопиримидин Ό, получают при помощи реакции тиофена А, А1 с гидрохлоридом хлороформамидина 4, 11.
16.8.3 5,8,5-, 5,8,6-трициклические и 5,5,8,6-, 5,5,8,5-тетрациклические каркасы
Каркасы Е, Е, О и Н могут быть образованы из тиофенов, приведенных на схеме 6. Такие соединения получают в результате формирования восьмичленного кольца дилактама.
- 89 010258
Образование восьмичленного кольца включает несколько этапов:
1. Активацию β-аминокислоты с использованием 8ОС12 12а или РОС13 12Ь (в этих случаях амин должен быть защищен Вос) или при помощи ОСС12с и метилхлорформиата124.
2. Сочетание активированной кислоты и другого Ν-защищенного сложного (3-амино-третбутилового эфира13.
3. Снятие защиты со сложного трет-бутилового эфира и Ν-Вос амина с использованием ТФУ в ПСМ.
4. Сочетание при помощи РуВор или любого другого аналога, в случае, если К.' является бензильной группой, на данной стадии он может быть удален гидрированием.
16.8.4 5,7-бициклический каркас
Синтез I, 1 аналогов бензодиазепиновых каркасов проиллюстрирован следующей ниже схемой. В двух подходах хиральную аминокислоту вводят в синтез, увеличивая многообразие вокруг α-углерода. Тиенодиазепин I получают из 2-амино-3-ацилтиофенов 5, которые реагируют с предварительно синтезированным хлорангидридом Вос-аминокислоты (аминокислота, ВТС, коллидин, ТГФ или ЭСМ). Снятие защиты с соединения 8 (4н. НС1) с сопутствующим замыканием кольца приводит к 2оксотиенодиазепину I. Тиофенодиазепин ί может быть получен, начиная с 2-амино-3-карбокситиофенов А, которые после предварительной активации тиенооксозаиндионом (ВТС, коллидин, ТГФ или ЭСМ) реагируют с аминокетоном с получением 9, замыкание кольца дает 5-оксотиенодиазепин I14.
- 90 010258
Синтез тиенодиазепина К
Синтез тиенодиазепина К представлен на схеме выше. 2-амино-3-ацилтиофен 5 сначала ацетилируют подходящим нуклеофильным замещением α-галоидацетилхлорида ΝαΙ, затем аммиаком для получения аминоамида15 11. Затем кольцо подвергают замыканию в тиенодиазепин К в кислых условиях. Другой альтернативой является реакция тиофена 5 с фталидом, защищенным аминоацилхлоридом, снятие защиты с гидразина (11) и замыкание кольца для получения тиенодиазепина К16.
Синтез тиенозепина Ь основан на сочетании сукцинового ангидрида или моноэфира хлорангидрида с тиофеном 5 (см. схему ниже). Полученный амид 12 подвергают внутримолекулярной конденсации (№Н) для получения целевых соединений17.
Каркас М, имеющий скелет тиенодиазепинона, может быть получен, как представлено на схеме ниже. Ν-защищенный аминокарбокситиофен А сначала предварительно активируют (ВТС, коллидин, ЭСМ) и подвергают реакции с α-аминоацетонитрилами 14 для получения амида 13. Затем проводят реакцию в основных условиях (№ОМе) для получения при помощи внутримолекулярной циклизации замещенного промежуточного соединения 2-аминотиено-1,4-диазепин-5-она 1518. На следующем этапе 2аминотиено-1,4-диазепин-5-он 15 нагревают с ацетилгидразином, что приводит к тиенотриазолодиазепинону М.
- 91 010258
16.8.5 5,6,5,6-тетрациклические и 5,6,5-трициклические каркасы
Тиофен, замещенный в положении 3 бензимидазолом, а именно, бензимидазолоаминотиофен 16, может служить в качестве строительного блока для синтеза тиено(2',3',4,5)пиримидино(1,6)бензимидазола N,N1. Исходное вещество, 2-цианометилбензимидазол 16, получают из замещенного фенилендиамина 17 и малонитрила19. Нитрил 18 подвергают реакции Гевалда с использованием порошка элементарной серы и кетонов20 или цианоацетамида21 в сухом ДМФА, содержащем каталитическое количество ТЕА при кипячении с обратным холодильником для образования тиофена 16 (см. схему ниже).
Конденсация 16 с альдегидами и кетонами дает N и N1, соответственно21,22
- 92 010258
Используя тот же самый подход, дигидроимидазоилацетонитрил 2023 (см. схему выше) и тиеноимидазоилацетонитрил 21 (см. схему ниже) могут быть получены из соответствующих диаминов (этилендиамин и тиофен-2,3-диамин24) и малононитрила. Полученные в результате нитрилы реагируют с кетонами в условиях конденсации Гевалда, образуя О, О1 и Р, Р1.
16.8.6 5-6-5-6-тетрациклический каркас
4Н-тиено[2',3':4,5]пиримидо[2,1-Ь]бензотиазолы или бензолы О можно получить из аминотиофена А, как проиллюстрировано на схеме выше25. 2-Амино-3-карбокситиофен подвергают конденсации при
- 93 010258 высокой температуре с хлорбензимидазолом26. Хлорбензимидазол 23 приводит к соответствующим тиенопиримидиназолам О.
16.8.7 5-6-5-трициклический каркас
Тиатриаза-8-индаценон К (см. схему ниже) может быть получен согласно методикам, описанным в литературе. В таком синтезе аминотиофен А подвергают циклизации в кипящей уксусной кислоте с заранее образованными метилтиоимидазолами 24 для получения желаемой системы К.
Ссылки:
1. а. СЕет. Вег. 99 94 1966, Ь. Р11агта/1а 51833, 1996.
2. 1. Не!егосус1. СЕет. 36333, 1999.
3. Ви11. СЕет. 8ос 1р. 64 3768.
4. Вюогд. Мей. СЕет. Ьей. 7 1629 1997.
5. 1. СЕет. ТесЕ. Вю!еспо1 47п39 1990.
6. Мопа!ксЕ СЕет. 127 297 1996.
7. 1пй1ап 1. СЕет. 1209 1971.
8. а. 1. Мей. СЕет. 41 1729 1998,
b. Те! Ье!! 40 5471 1999,
c. 1. Неегосус1. СЕет. 32 1537 1995.
9. Ви11. 8ос. СЫт. Ег. 1786 1975.
10. а. СЕет. РЕагт. Ви11. 47 993 1999,
Ь. РЕокрЕогик 8и1Еиг 8Шсоп апй ге1а!ей е1етеп!к 155 215 1999.
11. а. 1. Не!егосус1. СЕет. 9 775 1972, Ь. 1. Мей СЕет 16 191 1973.
12. а. Не!егосус1ек 27 105 1988;
b. Огд. Ргер. госей. 1п! 29 711 1997;
c. 1. СЕет. 8ос. Регкт Тгапк. 1 1649 1982;
й. Эок1 Акай№ики88К41 1989.
13. а. Ас!а СЫт. Асай. δα Нипд 107 171 1981,
Ь. 1пй1ап 1. СЕет. 8ес! В 16В 393 1978.
14. 1. Не!егосус1. СЕет. 16 793 1979.
15. Еиг. 1. Мей. СЕет. 31 683 1996.
16. а. 1. Мей. СЕет. 16 214 1973;
Ь. Со11ес! Сехск СЕет. Соттип. 49 621 1984.
17. а. 1. Мей. СЕет., 18, 192, 1975;
b. 1. Не!егосус1. СЕет., 36, 477, 1999;
c. 1. Не!егосус1. СЕет., 33, 271, 1996.
18. а. ЫеЫд Апп. СЕет., 328, 1979;
Ь. 1. Η. е!егосус1. СЕет., 29, 1477, 1992.
19. 1. Ат. СЕет. 8ос. 65 1072 1943.
20. РЕокрЕогик 8и1Еиг 8Шсоп апй ге1а!ей е1етеп!к, 105, 51, 1995.
21. Мопа!кЕейе СЕет., 127, 955, 1996.
22. РЕокрЕогик 8и1Еиг 8Шсоп апй ге1а!ей е1етеп!к 106, 193, 1995.
23. Ас!а СЕет. 8сапй. 50 432 1996.
24. 1. СЕет. КекеагсЕ. 296 1985.
25. Еиг. 1. Мей. СЕет., 29, 569, 1994.
26. а. Айк! 1. СЕет. 35 775 1982,
b. Еагтасо 44 227 1989,
c. Еиг. 1. Мей. СЕет. 24 623 1989.
27. 1. Мей. СЕет. 30 1166 1987.
28. 1. Не!егосус1. СЕет., 38, 743, 2001.
Следует принять во внимание, что описанные выше способы измерения мишеней и поиска лекарст
- 94 010258 венных веществ могут изменяться различными способами, включая изменение порядка этапов, какие этапы выполняют в оперативном режиме, какие этапы выполняют в автономном режиме. Дополнительно, различные параллельные и/или последовательные конфигурации могут быть использованы для осуществления настоящего изобретения, необязательно используя разнообразие программных средств и/или различные сочетания программных и аппаратных средств. Дополнительно, не все отличительные признаки, показанные выше в конкретном варианте осуществления, необходимы в каждом подобном иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения. В частности, предполагается, что сочетание указанных выше отличительных признаков также входит в объем некоторых вариантов настоящего изобретения. Также в объем настоящего изобретения входит читаемая компьютером среда, на которой написано программное обеспечение для выполнения части или всего иллюстративного варианта осуществления настоящего изобретения. Также следует принять во внимание, что многие варианты настоящего изобретения описаны только как способы или только как устройства. Объем настоящего изобретения также покрывает аппаратные и/или программные средства, адаптированные и/или разработанные и/или спрограммированные для осуществления вариантов типа способа настоящего изобретения. Дополнительно, объем настоящего изобретения включает способы применения, конструирования, выполнения калибровки и/или обслуживание устройств, описанных в настоящем описании. Заголовки, где они появляются, предусмотрены для облегчения просмотра и не должны быть истолкованы как ограничивающие содержание разделов значением указанных заголовков. Использование в приведенной ниже формуле изобретения терминов содержит, содержащий, включает, включающий, имеющий или их однокоренных слов означает включающий без ограничения.
Специалистам в данной области будет очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается указанным описанием. Напротив, объем настоящего изобретения ограничен только представленной ниже формулой изобретения.

Claims (59)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения информации по меньшей мере об одной химически активной области по меньшей мере одной молекулы-мишени, включающий предоставление набора соединений, включающих множество, по существу, жестких химических измерителей, причем каждый из указанных измерителей состоит из жесткого каркаса и по меньшей мере одного фрагмента, присоединенного к нему одинарной ковалентной связью, которая является свободной с точки зрения вращения;
    каждый из указанного множества измерителей обеспечивает по меньшей мере одну, по существу, жесткую треугольную геометрическую подструктуру точек связывания, так что по меньшей мере 50% виртуального пространства охватывается, по существу, жесткими треугольными геометрическими подструктурами указанных измерителей, и каждая точка указанного пространства покрывается по меньшей мере 5 различными измерителями из указанного набора;
    указанное виртуальное пространство определено с использованием набора из по меньшей мере шести химических областей связывания, включая кислотную, основную, гидрофобную функции, донор водородной связи, акцептор водородной связи, ароматическое кольцо, и интервал возможных расстояний между химическими точками связывания включает диапазон от 2 до 12 А, указанный набор и указанный интервал определяют пространство возможных треугольных конфигураций, каждая конфигурация включает триплет расстояний внутри указанного интервала, образующих треугольник, и триплет типов связывания для вершин треугольника;
    часть указанного пространства определяют как охваченную, если существует по меньшей мере одна, по существу, жесткая треугольная подструктура, способная к химическому связыванию с треугольной конфигурацией точек связывания, выбранной в указанной части;
    взаимодействие по меньшей мере одной указанной мишени с указанным множеством измерителей; измерение взаимодействия указанных измерителей по меньшей мере с одной из указанных мишеней;
    анализ указанных результатов исследований для получения информации об указанной по меньшей мере одной химически активной области.
  2. 2. Способ по п.1, в котором пространство включает участок в диапазоне от 4 до 8 А, указанный участок охватывается по меньшей мере на 50%.
  3. 3. Способ по п.1, включающий выбор по меньшей мере одного из указанных диапазонов, а указанное множество измерителей основано по меньшей мере на одной указанной мишени.
  4. 4. Способ по п.1, в котором указанный охват покрывает по меньшей мере 50% точек указанного пространства, которое включает основание.
  5. 5. Способ по п.1, в котором анализ содержит характеризацию указанной химически активной области мишени.
  6. 6. Способ по п.5, в котором характеризация содержит идентификацию конфигурации, которая соот- 95 010258 ветствует конфигурации связанного измерителя.
  7. 7. Способ по п.5, в котором идентификация содержит идентификацию конфигурации, которая не соответствует конфигурации связанного измерителя.
  8. 8. Способ по п.7, в котором идентификация содержит идентификацию при помощи статистического анализа указанных результатов исследований.
  9. 9. Способ по п.8, в котором идентификация содержит идентификацию при помощи кластеризации.
  10. 10. Способ по п.5, в котором идентификация содержит предположение, что каждый измеритель указывает единственную конфигурацию.
  11. 11. Способ по п.5, в котором идентификация содержит предположение, что, по меньшей мере, некоторые измерители указывают множество конфигураций.
  12. 12. Способ по п.5, в котором идентификация содержит классификацию измерителей по химическим группам на вершинах указанных конфигураций.
  13. 13. Способ по п.5, включающий реконструкцию пространственной карты, по меньшей мере части указанной химически активной области по результатам по меньшей мере двух опытов, причем указанная часть включает по меньшей мере четыре химические области связывания.
  14. 14. Способ по п.13, в котором указанная часть включает по меньшей мере шесть химических областей связывания.
  15. 15. Способ по п.12, включающий реконструкцию пространственной карты по меньшей мере части указанной химически активной области по меньшей мере по двум указанным идентифицированным конфигурациям, причем указанная часть включает по меньшей мере четыре химические области связывания.
  16. 16. Способ по п.15, в котором указанная часть включает по меньшей мере шесть химических областей связывания.
  17. 17. Способ по п.13, в котором реконструкция содержит тест-реконструкцию множества пространственных карт из указанных конфигураций;
    оценку указанных карт и выбор пространственной карты на основании ее оценки.
  18. 18. Способ по п.13, в котором реконструкция содержит тест-реконструкцию множества пространственных карт из указанных конфигураций; кластеризацию указанных карт согласно общим структурам и выбор пространственной карты, основанной на относительном свойстве кластера, которому она принадлежит.
  19. 19. Способ по п.18, в котором указанное сравниваемое свойство включает размер.
  20. 20. Способ по п.13, в котором указанная пространственная карта включает достаточно точек связывания для обеспечения связывания лекарственного вещества в виде малой молекулы, имеющей химический профиль, соответствующий точкам связывания.
  21. 21. Способ по п.20, в котором указанная пространственная карта включает по меньшей мере 6 точек связывания.
  22. 22. Способ по п.21, в котором указанная пространственная карта включает по меньшей мере 8 точек связывания.
  23. 23. Способ по п.1, в котором указанное множество измерителей содержит набор измерителей по меньшей мере с 10000 измерителями.
  24. 24. Способ по п.1, в котором указанное множество измерителей содержит набор измерителей по меньшей мере с 50000 измерителями.
  25. 25. Способ по п.1, в котором указанный охват покрывает по меньшей мере 50% точек указанного пространства, которое включает кислоту.
  26. 26. Способ по п.1, в котором указанное пространство включает участок в диапазоне от 4 до 12 А, указанный участок охватывается по меньшей мере на 50%.
  27. 27. Способ по п.1, в котором указанное пространство включает участок в диапазоне от 8 до 12 А, указанный участок охватывается по меньшей мере на 50%.
  28. 28. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 0,5% указанных измерителей связывается по меньшей мере с одной указанной мишенью.
  29. 29. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 1% указанных измерителей связывается с указанной мишенью.
  30. 30. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 3% указанных измерителей связывается с указанной мишенью.
  31. 31. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 0,1% указанных измерителей связывается по меньшей мере с одной мишенью.
  32. 32. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% указанных измерителей определяют путем добавления групп к набору менее чем 100 каркасов.
  33. 33. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% указанных измерителей определяют путем добавления групп к набору менее чем 50 каркасов.
    - 96 010258
  34. 34. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, указанное множество измерителей использует менее чем 15 различных химических групп для определения химического поведения указанных измерителей.
  35. 35. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, указанный набор измерителей использует менее чем 10 различных химических групп для определения химического поведения указанных измерителей.
  36. 36. Способ по п.1, в котором указанным исследованием является функциональное исследование.
  37. 37. Способ по п.1, в котором указанным исследованием является исследование связывания.
  38. 38. Способ по п.1, в котором указанным исследованием является клеточное исследование.
  39. 39. Способ по п.1, в котором указанным исследованием является поточное исследование.
  40. 40. Способ по п.36, в котором указанное функциональное исследование выполняют в присутствии природного субстрата указанной мишени.
  41. 41. Способ по п.1, в котором указанная мишень содержит белок, включающий биохимически активную область, адаптированную к сцеплению с субстратом.
  42. 42. Способ по п.41, в котором указанная химически активная область содержит область, включающую указанную биохимически активную область.
  43. 43. Способ по п.41, в котором указанная химически активная область содержит управляющую область указанного белка.
  44. 44. Способ по п.1, в котором анализ содержит анализ успешного связывания по меньшей мере 60 измерителей.
  45. 45. Способ по п.1, в котором анализ содержит анализ успешного связывания по меньшей мере 10 измерителей.
  46. 46. Способ по п.1, в котором анализ содержит анализ успешного связывания по меньшей мере 100 измерителей.
  47. 47. Способ по п.5, в котором идентификация содержит идентификацию по меньшей мере 40 различных конфигураций.
  48. 48. Способ по п.5, в котором идентификация содержит идентификацию по меньшей мере 10 различных конфигураций.
  49. 49. Способ по п.5, в котором идентификация содержит идентификацию по меньшей мере 100 различных конфигураций.
  50. 50. Способ по п.16, включающий сравнение указанной карты с базой данных лидеров и выбор лидера из указанной базы данных для дальнейшего применения, чувствительного к сходству или отсутствию сходства между указанным лидером и указанной картой.
  51. 51. Способ по п.16, включающий сравнение указанной карты с базой данных лидеров и отклонение лидера из указанной базы данных от дальнейшего применения, чувствительного к сходству между указанным лидером и указанной картой.
  52. 52. Способ по п.16, включающий конструирование лидера, имеющего сходство с указанной картой.
  53. 53. Способ по п.52, в котором конструирование содержит конструирование с использованием указанных измерителей или каркасов, применяемых для определения указанных измерителей.
  54. 54. Способ по п.5, включающий сравнение указанных конфигураций с базой данных лидеров и выбор лидера из указанной базы данных для дальнейшего применения, чувствительного к соответствию указанных конфигураций с указанным лидером.
  55. 55. Способ по п.5, включающий конструирование лидера на основании указанных конфигураций.
  56. 56. Способ по п.5, включающий выбор по меньшей мере одного из указанных измерителей в качестве лидера для поиска лекарственного вещества.
  57. 57. Способ по п.1, включающий сравнение связывания измерителей с подобным связыванием геометрии для получения данных пространственных несоответствий и анализ указанных данных пространственных несоответствий для предоставления геометрической информации об указанной мишени.
  58. 58. Способ по п.1, включающий создание набора лидеров лекарственных веществ для указанной мишени на основании указанной информации.
  59. 59. Способ по п.58, включающий удаление известных лидеров лекарственных веществ для указанной мишени из указанного набора.
EA200500253A 2002-07-24 2002-07-24 Способ поиска лекарственного вещества EA010258B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IL2002/000614 WO2004010136A1 (en) 2002-07-24 2002-07-24 Drug discovery method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200500253A1 EA200500253A1 (ru) 2006-06-30
EA010258B1 true EA010258B1 (ru) 2008-06-30

Family

ID=30471435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200500253A EA010258B1 (ru) 2002-07-24 2002-07-24 Способ поиска лекарственного вещества

Country Status (11)

Country Link
US (3) US8019550B2 (ru)
EP (2) EP2581849A1 (ru)
JP (1) JP5166675B2 (ru)
CN (1) CN1668918A (ru)
AU (1) AU2002321793B8 (ru)
BR (2) BRPI0215858B1 (ru)
CA (1) CA2493461C (ru)
EA (1) EA010258B1 (ru)
IL (1) IL166450A0 (ru)
MX (1) MXPA05001038A (ru)
WO (1) WO2004010136A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743316C1 (ru) * 2020-08-14 2021-02-17 Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования Сколковский институт науки и технологий Способ идентификации участков связывания белковых комплексов

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA010258B1 (ru) 2002-07-24 2008-06-30 Кеддем Байо-Сайенс Лтд. Способ поиска лекарственного вещества
DE102004010954A1 (de) 2004-03-03 2005-10-06 Novaled Gmbh Verwendung eines Metallkomplexes als n-Dotand für ein organisches halbleitendes Matrixmaterial, organisches Halbleitermaterial und elektronisches Bauteil
RU2544856C2 (ru) * 2008-01-25 2015-03-20 Сергей Олегович Бачурин НОВЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ 2,3,4,5-ТЕТРАГИДРО-1-ПИРИДО[4,3-b]ИНДОЛА И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
WO2010020892A2 (en) * 2009-07-07 2010-02-25 The Procter & Gamble Company Property-space similarity modeling
US9218460B2 (en) * 2011-05-09 2015-12-22 The Regents Of The University Of California Defining and mining a joint pharmacophoric space through geometric features
CN102797043B (zh) * 2011-05-23 2015-11-25 天利康（天津）科技有限公司 药物分子片段库及其构建方法
US9747424B2 (en) * 2011-11-18 2017-08-29 Transparency Life Science, Llc Systems and methods for drug development
US20140180660A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-26 Life Technologies Holdings Pte Limited Methods and systems for in silico design
EP3128451A1 (en) * 2015-08-07 2017-02-08 Molomics Biotech, S.L. Method, computer program, video game and system for optimizing a molecule for medical applications
KR20190100174A (ko) 2016-12-23 2019-08-28 엑소팜 리미티드 미세소포 및 엑소좀의 정제 또는 단리를 위한 방법 및 조성물
US10430395B2 (en) 2017-03-01 2019-10-01 International Business Machines Corporation Iterative widening search for designing chemical compounds

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998016835A2 (en) * 1996-10-16 1998-04-23 Terrapin Technologies, Inc. System to detect small molecule/peptide interaction

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09506913A (ja) 1993-12-15 1997-07-08 スミスクライン・ビーチャム・コーポレイション 化合物および方法
WO1998015532A1 (en) 1996-10-09 1998-04-16 Novartis Ag Solid phase synthesis of heterocyclic compounds
CA2279571A1 (en) 1997-02-06 1998-08-13 Novalon Pharmaceutical Corporation Electrochemical probes for detection of molecular interactions and drug discovery
AU1925699A (en) 1997-12-18 1999-07-05 Sepracor, Inc. Methods for the simultaneous identification of novel biological targets and leadstructures for drug development
WO1999045389A2 (en) * 1998-03-06 1999-09-10 Abbott Lab Ligand screening and design by x-ray crystallography
US6344330B1 (en) 1998-03-27 2002-02-05 The Regents Of The University Of California Pharmacophore recombination for the identification of small molecule drug lead compounds
US6335155B1 (en) 1998-06-26 2002-01-01 Sunesis Pharmaceuticals, Inc. Methods for rapidly identifying small organic molecule ligands for binding to biological target molecules
WO2000025106A2 (en) 1998-10-28 2000-05-04 Glaxo Group Limited Pharmacophore fingerprinting in qsar and primary library design
EP1141708A1 (en) 1998-12-28 2001-10-10 Sunesis Pharmaceuticals Inc. Identifying small organic molecule ligands for binding
EP1203330A2 (en) * 1999-04-02 2002-05-08 Neogenesis, Inc. Analyzing molecule and protein diversity
AU745917C (en) 1999-12-08 2007-03-29 Agouron Pharmaceuticals, Inc. High-throughput screening of compounds using electrospray ionization mass spectrometry
US6143776A (en) * 2000-02-02 2000-11-07 Sunesis Pharmaceuticals, Inc. Tosylproline analogs as thymidylate synthase inhibitors
US6376524B1 (en) 2000-06-21 2002-04-23 Sunesis Pharmaceuticals, Inc. Triphenyl compounds as interleukin-4 antagonists
US6813615B1 (en) 2000-09-06 2004-11-02 Cellomics, Inc. Method and system for interpreting and validating experimental data with automated reasoning
EP1337853B1 (en) 2000-11-21 2009-01-07 Sunesis Pharmaceuticals, Inc. An extended tethering approach for rapid identification of ligands
AU2002219920A1 (en) 2000-11-28 2002-06-11 Sunesis Pharmaceuticals, Inc. Salicylate analogs as interleukin-4 antagonists
JP2003133529A (ja) 2001-10-24 2003-05-09 Sony Corp 情報記憶装置およびその製造方法
EA010258B1 (ru) 2002-07-24 2008-06-30 Кеддем Байо-Сайенс Лтд. Способ поиска лекарственного вещества

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998016835A2 (en) * 1996-10-16 1998-04-23 Terrapin Technologies, Inc. System to detect small molecule/peptide interaction

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DARVAS, F. et al. A Photoactivatable Library Approach for Target Identificaion and Validation. Publisher: American Chemical Society, Washington, D.C., April 2002, see abstract #MEDI-245 *
FEJZO et al. The SHAPES strategy: an NMR-based approach for lead generation in drug discovery. Chemistry & Biology, October 1999, Vol. 6, No. 10, pages 755-769. See abstract *
SANNES-LOWERY et al. High-performance mass spectrometry as a drug discovery tool: a high-throughput screening assay to identify RNA-binding ligands. Proceedings of SPIE, The International Society for Optical Engineering (2001), Vol. 4264, pages 27-36. See abstract *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743316C1 (ru) * 2020-08-14 2021-02-17 Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования Сколковский институт науки и технологий Способ идентификации участков связывания белковых комплексов

Also Published As

Publication number Publication date
US9405885B2 (en) 2016-08-02
CA2493461C (en) 2013-01-08
EP2581849A1 (en) 2013-04-17
AU2002321793B2 (en) 2009-06-18
EA200500253A1 (ru) 2006-06-30
AU2002321793B8 (en) 2009-07-09
US20050277117A1 (en) 2005-12-15
CA2493461A1 (en) 2004-01-29
AU2002321793A1 (en) 2004-02-09
BR0215858A (pt) 2006-06-06
WO2004010136A1 (en) 2004-01-29
EP1540329A1 (en) 2005-06-15
US20110237458A1 (en) 2011-09-29
JP5166675B2 (ja) 2013-03-21
BRPI0215858B1 (pt) 2020-11-10
MXPA05001038A (es) 2005-09-12
CN1668918A (zh) 2005-09-14
US8019550B2 (en) 2011-09-13
IL166450A0 (en) 2006-01-15
EP1540329A4 (en) 2009-06-10
US20160314241A1 (en) 2016-10-27
JP2006507480A (ja) 2006-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9405885B2 (en) Drug discovery method
Cheeseright et al. FieldScreen: virtual screening using molecular fields. Application to the DUD data set
Urich et al. De novo design of protein kinase inhibitors by in silico identification of hinge region-binding fragments
Baurin et al. Design and characterization of libraries of molecular fragments for use in NMR screening against protein targets
Kuzu et al. Exploiting conformational ensembles in modeling protein–protein interactions on the proteome scale
Zhang et al. Discovery of novel phosphodiesterase-2A inhibitors by structure-based virtual screening, structural optimization, and bioassay
Khanfar et al. Elaborate ligand-based modeling coupled with multiple linear regression and k nearest neighbor QSAR analyses unveiled new nanomolar mTOR inhibitors
Rabal et al. Novel Scaffold FingerPrint (SFP): applications in scaffold hopping and scaffold-based selection of diverse compounds
Thomas et al. Scaffold-hopping strategy on a series of proteasome inhibitors led to a preclinical candidate for the treatment of visceral leishmaniasis
Bhunia et al. Ligand-and structure-based virtual screening in drug discovery
Ashworth et al. Evidence of Rate Limiting Proton Transfer in an SNAr Aminolysis in Acetonitrile under Synthetically Relevant Conditions
Crespo et al. Redesigning kinase inhibitors to enhance specificity
JP5498416B2 (ja) 創薬手法
Korsik et al. tele-Substitution Reactions in the Synthesis of a Promising Class of 1, 2, 4-Triazolo [4, 3-a] pyrazine-Based Antimalarials
Cardone et al. Detection and characterization of nonspecific, sparsely populated binding modes in the early stages of complexation
KR100922826B1 (ko) 약물 발견 방법
Schütznerová et al. Fused ring molecular scaffold with 3D architecture for constrained peptidomimetics: polymer-supported stereoselective synthesis of tetrahydrobenzo [e] pyrazino [2, 1-c][1, 2, 4] thiadiazinone 6, 6-dioxide via N-acyl Iminiums
Lee et al. Solid-Phase Synthesis of 1, 3, 6-Trisubstituted-1 H-thiazolo [4, 5-c][1, 2] thiazin-4 (3 H) one-2, 2-dioxide Derivatives using Traceless Linker
NZ538388A (en) Drug discovery method
CN102592040A (zh) 药物发现的方法
IL166450A (en) Method of drug discovery
Tandi et al. Curation and cheminformatics analysis of a Ugi-reaction derived library (URDL) of synthetically tractable small molecules for virtual screening application
Carbajales et al. Multicomponent assembly of the kinesin spindle protein inhibitor CPUYJ039 and analogues as antimitotic agents
Bredewout Virtual screening in multi-target drug design
Hirst et al. Structure-and Property-Based Optimization of Efficient Pan-Bromodomain and Extra Terminal Inhibitors to Identify Oral and Intravenous Candidate I-BET787

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU