為什麼從一個幾乎不結合的東西開始
基於片段的藥物發現篩選的分子遠小於典型藥物——往往不到250道爾頓,僅十幾個重原子。一個片段苗頭通常結合很弱,親和力在高微莫耳到毫莫耳範圍。以高通量篩選的標準看,這弱得可憐。其中的洞見在於:一個小分子能形成的接觸很少,因此它所達成的任何結合,都必定源自在真正結合熱點處的良好契合——沒有靠僥倖取勝的餘地。
正確的衡量標準不是絕對效力,而是配體效率——每個重原子貢獻的結合能。一個親和力雖弱但只有十個原子的片段,可能比一個臃腫的高通量苗頭高效得多,而效率正是你能在其上構建的東西。從小處著手還能遠更徹底地採樣化學空間:幾千個精選的片段對小片段空間的覆蓋,勝過一百萬個藥物大小的化合物對其空間的覆蓋。
看見看不見的:生物物理學檢測
如此微弱的結合對普通活性檢測是不可見的,因此片段篩選依靠能直接檢測結合的生物物理學方法。表面電漿子共振觀察當片段黏附到固定化蛋白質上時晶片上質量的累積。核磁共振觀察片段對蛋白質訊號的擾動。熱位移檢測讀出一個片段如何穩定摺疊狀態的蛋白質。X射線晶體學是金標準:它不僅確證結合,還精確顯示在結合口袋內部結合的位置與方式。
由於訊號微弱,假陽性和假陰性都很多。標準的應對是正交確證:只有當兩種獨立方法一致時,才相信一個片段——比如表面電漿子共振加上一個晶體結構。這種與結構的配對,正是片段法與基於結構的設計成為天然夥伴的原因;你很少在沒有另一個的情況下單獨運行其中一個。
把片段培育成先導化合物
一旦你知道片段所處的位置,就有意把它做大。主要手段是片段生長——朝口袋中附近未被占據的空間延伸片段,以獲取新的接觸和親和力。兩個相關手段是:連接結合於相鄰亞口袋的兩個片段,以及把重疊片段的特徵融合到一個分子中。