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聚焦丨SDH科学数据基因组SAR构效分析,驱动高效药物研发
来源:科学数据基因组

构效分析(Structure - Activity Relationship,简称 SAR)是药物化学、化学和生物学等多个领域中一种非常重要的研究方法。构效分析主要是研究化合物的化学结构(包括分子的形状、大小、官能团的种类和位置等)与其生物活性(如药物的药效、毒性、对特定靶点的亲和力等)之间的关系。通过对这种关系的数据分析研究,科学家可以调整设计和优化化合物的方向,以达到快速找到具有高活性、降低毒性的先导化合物的目的。


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在新药研发过程中,构效分析主要用于探究化合物理化性质与结构的关系,帮助科学家们更快速、便捷的找到分子结构的优化方向,帮助科学家们设计更有效的药物分子。

具体应用包括:

1

 先导化合物优化‌ 

Leads

Optimization

加速确认先导化合物优化方向,构型、基团等影响,结合理化性质计算。指导科学家设计更具有生物活性、更好药代动力学或低毒性分子结构。

2

 专利分析‌ 

Patent

Analysis

通过分析专利中的实施例和母核各位置取代基的变化情况,帮助设计新颖且具有创造性的分子,同时避免与已有专利的分子结构冲突,造成专利纠纷。

在进行SAR分析的过程中,科研人员通常会要对大量相似化合物的结构信息以及与其相关的活性数据的整合、关联以及统计分析,以确定分子结构中的骨架、基团、构型以及电荷对各类活性指标的影响。


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此时,一款好上手、支持多源数据与可视化界面的数据分析工具势必会大大提高构效分析的数据处理效率, 创腾科技针对广大药物研发人员的需求,在科学数据基因组(SDH)中更新了科研工作表功能。在科研工作表中,可对来自不同数据源的结构和活性信息进行整合,对骨架和基团进行拆分和归类,并形成各类可视化图表,可以大幅度提高分子筛选效率。


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  SDH科学数据基因组平台

结合中山大学的一篇科研文献:《Rational design, synthesis and structure-activity relationships of 4-alkoxy- and 4-acyloxy-phenylethylenethiosemicarbaz-one analogues as novel tyrosinase inhibitors》中的数据,我们来看一下SDH的科研工作表的实际应用场景。

该文献主要研究的是酪氨酸酶抑制剂(tyrosinase inhibitors),酪氨酸酶(Tyrosinase)是多酚氧化酶(PolyPheno Oxidase,PPO)的一种,存在于人的皮肤黑素细胞中,是皮肤黑素生成反应的关键。黑素(Melanin)在正常情况下能够保护人体皮肤不受到紫外线伤害,但黑素的过量生成和累积也会极大地增大黑色素瘤的风险。同时,新的研究也发现酪氨酸酶活性也与帕金森综合征等神经退化疾病有一定的关联性。文献中描述了一系列基于4-烷氧基-和4-乙酰氧基-苯乙基二硫代氨基脲类似物的酪氨酸酶抑制分子合成、各分子酪氨酸酶半数抑制浓度(IC50)的测定以及相关构效分析。


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4-烷氧基-和4-乙酰氧基-苯乙基二硫代氨基脲类似物的基础分子结构

Step

1

将该文献中所涉及的分子结构信息与IC50值导入至SDH的科研工作表中:


SDH2.png

Step

2

信息导入后,对各个分子进行骨架识别和基团拆分,便于查看基团和骨架对于各分子IC50值的影响:


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SDH科研工作表支持多种骨架识别算法


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完成骨架识别与基团拆分

Step

3

完成骨架识别和基团拆分后,我们可以利用科研工作表的热力图、气泡散点图工具,对各分子的骨架和基团与IC50值的关联关系进行分析:


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气泡散点图:X轴为含氧基团R1,Y轴为含氮基团R2,气泡大小与IC50值大小正相关


从气泡散点图可以观察到,当R1位置的含氧基团发生变化时,分子的IC50值变化幅度较小,而当R2位置的含氮基团发生变化时,IC50值会发生大幅度变化。故我们可以推测该类分子的IC50值,主要受R2基团结构的影响,该结论与文献的结论一致:

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文献指出,R2基团对分子的酪氨酸酶抑制活性起到决定性作用,R1基团对分子的酪氨酸酶抑制活性起到辅助性作用。

由此可见,SDH科研工作表的SAR功能可以帮助科研人员快速识别分子基团对于其活性指标的影响,助力高效药物研发。


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创腾科技提供从数字化研发到智能创新的全面解决方案,具有多领域融合的创新能力,已成功研发了iLabPower、MaXFlow 和SDH三大核心产品平台,研发团队由专业人士组成,占比超过60%,他们专精于计算机科学、化学、材料科学和人工智能等领域,研发投入占销售收入的30%以上。

目前,创腾科技及其母公司已递交专利申请数十项,其中已获得授权专利二十余项。公司在AI技术和数字化解决方案领域保持前瞻性和技术优势,目前拥有超过千家用户


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