編者按：新藥研發(fā)的核心挑戰(zhàn)之一，是如何高效地從海量化合物中發(fā)現(xiàn)與特定靶點(diǎn)結(jié)合的“苗頭分子”。自從30多年前被首次提出以來，DNA編碼化合物庫（DNA-encoded library, DEL）技術(shù)和傳統(tǒng)高通量篩選一起發(fā)展為新藥發(fā)現(xiàn)的重要篩選手段。近年來，一珠一化合物（one-bead-one-compound，OBOC）技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步拓寬了DEL的能力邊界。相比于在液相中進(jìn)行合成與篩選的傳統(tǒng)DEL，OBOC-DEL在固相載體上進(jìn)行化合物合成和DNA編碼，使得每一個(gè)珠子僅攜帶一種化合物和專屬DNA標(biāo)簽。OBOC-DEL使某些傳統(tǒng)DEL難以合成的化合物或多肽反應(yīng)成為可能，同時(shí)也進(jìn)一步豐富了DEL篩選的方式，為開展基于蛋白或細(xì)胞的功能篩選提供了可能性。OBOC-DEL可以應(yīng)用于復(fù)雜的細(xì)胞靶點(diǎn)，或是直接為發(fā)現(xiàn)具有特定功能活性（如穿透細(xì)胞膜，靶蛋白降解等）的分子開辟了新的篩選途徑。

作為全球醫(yī)藥創(chuàng)新的賦能者，藥明康德生物學(xué)業(yè)務(wù)平臺(tái)擁有成熟完善的DEL技術(shù)平臺(tái)，持續(xù)為合作伙伴提供多樣化的DEL篩選服務(wù)，包括新興的OBOC-DEL技術(shù)，助力客戶高效、可靠地發(fā)現(xiàn)具有治療潛力的新型分子。本文將結(jié)合一項(xiàng)近期研究，介紹團(tuán)隊(duì)如何應(yīng)用Van Leusen 咪唑合成這一經(jīng)典、溫和且高效的有機(jī)反應(yīng)，創(chuàng)新性地與新興的OBOC-DEL技術(shù)平臺(tái)相結(jié)合，拓展OBOC-DEL化學(xué)工具箱，助力客戶探索全新化學(xué)空間、發(fā)現(xiàn)潛在藥物分子。

DEL興起，加速新藥發(fā)現(xiàn)

1992年，時(shí)任Scripps研究所首任所長的Richard Lerner教授與諾獎(jiǎng)得主Sydney Brenner教授共同提出了一個(gè)超越時(shí)代的全新設(shè)想，他們想要使用DNA對(duì)化合物進(jìn)行編碼，從而加速新藥開發(fā)的進(jìn)程，并降低新藥篩選的成本，DEL技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

DEL技術(shù)為每一個(gè)小分子化合物配上獨(dú)特的DNA“條形碼”。此時(shí)，DNA序列成了記錄化合物結(jié)構(gòu)信息的身份標(biāo)識(shí)。這些攜帶DNA標(biāo)簽的小分子與目標(biāo)蛋白孵育時(shí)，其中親和力高的分子就會(huì)與靶蛋白結(jié)合。通過PCR和高通量解碼技術(shù)，研究人員可以鎖定富集的DNA“條形碼”，借由條形碼推斷出富集的高親和力分子。由于DEL技術(shù)的獨(dú)特性，它可以讓研究人員快速實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)十億化合物的篩選，并能探索更廣闊的化學(xué)空間。對(duì)于新藥發(fā)現(xiàn)而言，DEL技術(shù)可以幫助找到傳統(tǒng)方法難以發(fā)現(xiàn)的苗頭化合物。30多年以來，DEL技術(shù)已經(jīng)成為早期藥物發(fā)現(xiàn)的重要工具，并深刻改變了新藥發(fā)現(xiàn)的流程。

圖片來源：123RF

在DEL興起的同時(shí)，藥明康德生物學(xué)業(yè)務(wù)平臺(tái)建立并完善了DEL技術(shù)能力。2018年以來，該平臺(tái)持續(xù)向產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界客戶提供多種基于DEL的篩選服務(wù)，以滿足不同合作伙伴的需求，加速新藥發(fā)現(xiàn)。過去幾年，DEL平臺(tái)已助力來自全球科學(xué)家成功發(fā)現(xiàn)了一系列具有突破性治療潛力的創(chuàng)新分子。

OBOC-DEL拓展化學(xué)空間，助力發(fā)現(xiàn)新型咪唑分子

隨著DEL技術(shù)在新藥研發(fā)中被廣泛應(yīng)用，科學(xué)家們對(duì)其提出了更高的要求，希望不再局限于基于親和力的傳統(tǒng)篩選方式，而是解鎖新的篩選場(chǎng)景，例如基于酶活性和蛋白降解等的功能篩選，進(jìn)一步拓展DEL化學(xué)合成的反應(yīng)工具箱。為滿足這些前沿需求，藥明康德生物學(xué)業(yè)務(wù)平臺(tái)通過將OBOC技術(shù)與DEL平臺(tái)深度融合，成功開發(fā)了OBOC-DEL平臺(tái)。OBOC-DEL化合物庫基于固相合成，擴(kuò)展了傳統(tǒng)液相DEL化合物庫的化學(xué)空間和篩選方法，同時(shí)保留了DEL的高通量篩選優(yōu)勢(shì)。

在這一創(chuàng)新框架下，藥明康德生物學(xué)業(yè)務(wù)平臺(tái)已成功搭建篩選平臺(tái)為客戶提供篩選服務(wù)，并不斷在OBOC-DEL上開發(fā)更多化學(xué)反應(yīng)，為更高效的藥物分子發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建了新工具。近期，團(tuán)隊(duì)將Van Leusen反應(yīng)引入OBOC-DEL平臺(tái)，并成功了合成咪唑類化合物庫，該研究發(fā)表于Bioconjugate Chemistry。

▲研究示意圖（圖片來源：參考資料[1]）

咪唑環(huán)作為一種芳香雜環(huán)，結(jié)構(gòu)緊湊、易于功能化，是理想的藥物骨架。然而，咪唑環(huán)的合成在常規(guī)液相DEL合成中具有不小的挑戰(zhàn)。Van Leusen反應(yīng)作為合成咪唑環(huán)的經(jīng)典有效方法之一，是利用醛、胺、對(duì)甲苯磺酰甲基異腈（TosMIC）這3類分子參與的多組分反應(yīng)。但在液相DEL里，僅芳香性的TosMIC試劑類型有較好的兼容性，脂肪類的TosMIC試劑則反應(yīng)效率較低，限制了構(gòu)建咪唑環(huán)結(jié)構(gòu)的多樣性。該研究創(chuàng)新性地在OBOC-DEL上實(shí)現(xiàn)Van Leusen反應(yīng)，在確保良好兼容DNA穩(wěn)定性的前提下，優(yōu)化反應(yīng)條件，開展批量分子砌塊驗(yàn)證，成功利用OBOC-DEL這一技術(shù)構(gòu)建結(jié)構(gòu)更豐富的咪唑類分子庫。

▲A：液相DEL的Van Leusen反應(yīng)合成咪唑的示意圖；B：該研究展現(xiàn)的OBOC-DEL中的Van Leusen反應(yīng)合成咪唑的示意圖。（圖片來源：參考資料[1]）

在這項(xiàng)研究中，先將醛類砌塊固定在樹脂后，逐步引入胺類砌塊和TosMIC進(jìn)行Van Leusen反應(yīng)。作者系統(tǒng)優(yōu)化反應(yīng)溶劑、堿的種類以及反應(yīng)順序，成功開發(fā)DNA兼容的最優(yōu)反應(yīng)條件。在批量的砌塊驗(yàn)證后，作者構(gòu)建了一個(gè)包含約20萬種以咪唑?yàn)楹诵墓羌艿腛BOC-DEL化合物庫，充分驗(yàn)證了該方法的高效性、普適性和可擴(kuò)展性。

綜上，藥明康德生物學(xué)業(yè)務(wù)平臺(tái)的這項(xiàng)研究，通過在OBOC-DEL固相平臺(tái)上開發(fā)DNA兼容的Van Leusen反應(yīng)，成功填補(bǔ)了在DEL技術(shù)中高效合成咪唑類分子這一高成藥性骨架的空白。其核心突破在于解鎖了脂肪族TosMIC試劑的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)分子屬性的咪唑化合物庫構(gòu)建。這不僅是DEL化學(xué)工具箱的重要擴(kuò)展，也展現(xiàn)了藥明康德在推動(dòng)DEL技術(shù)創(chuàng)新、賦能全球新藥研發(fā)方面的持續(xù)努力和深厚積累。

▲A：基于蛋白活性的OBOC-DEL篩選；B：基于細(xì)胞的OBOC-DEL篩選（圖片來源：藥明康德生物學(xué)業(yè)務(wù)平臺(tái)）

展望：OBOC-DEL技術(shù)實(shí)現(xiàn)藥物活性篩選

藥明康德生物學(xué)業(yè)務(wù)平臺(tái)正持續(xù)推進(jìn)OBOC-DEL技術(shù)的革新與應(yīng)用拓展。超越傳統(tǒng)的“結(jié)合力篩選”模式，藥明康德生物學(xué)業(yè)務(wù)平臺(tái)致力于開發(fā)更先進(jìn)的“功能性活性”DEL篩選策略。通過整合微流控技術(shù)與光可斷裂連接子分子釋放系統(tǒng)，現(xiàn)代OBOC-DEL平臺(tái)能夠在單液滴隔離環(huán)境中，精準(zhǔn)釋放微珠上的化合物分子，直接評(píng)估其對(duì)靶蛋白的活性調(diào)控或?qū)?xì)胞功能的影響，使得DEL不僅能評(píng)價(jià)“結(jié)合”也可以進(jìn)一步評(píng)價(jià)“功能”。展望未來，該創(chuàng)新方法特別適用于基于細(xì)胞的活性篩選，為發(fā)現(xiàn)能直接調(diào)控復(fù)雜細(xì)胞過程（如信號(hào)通路激活、細(xì)胞表型改變）的功能性活性分子開辟了全新路徑。該方法還提供了基于功能的高通量篩選新思路，最大化降低DNA標(biāo)簽對(duì)藥效評(píng)價(jià)的潛在干擾，加速發(fā)現(xiàn)具有真正生物學(xué)活性的優(yōu)質(zhì)苗頭化合物。

依托這些前沿技術(shù)，藥明康德為全球產(chǎn)業(yè)與學(xué)術(shù)伙伴提供高度定制化的DEL與OBOC-DEL庫合成與篩選解決方案。結(jié)合“一體化、端到端”CRDMO平臺(tái)，藥明康德將持續(xù)賦能合作伙伴，加速將突破性科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為挽救生命的創(chuàng)新療法，踐行“讓天下沒有難做的藥，難治的病”的愿景。

參考資料：

[1] Xie, Yihui, et al. "Van Leusen Imidazole Synthesis for One-Bead-One-Compound DNA-Encoded Libraries." Bioconjugate Chemistry (2025). DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.5c00317

[2] Peterson, Alexander A, and David R Liu. “Small-molecule discovery through DNA-encoded libraries.” Nature reviews. Drug discovery, 10.1038/s41573-023-00713-6. 16 Jun. 2023, doi:10.1038/s41573-023-00713-6

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