Morphic Therapeutic社は、デジタルケミストリー戦略を活用し、α4β7インテグリンに対する新規低分子阻害剤を設計した。
コラボレーション型エンタープライズプラットフォームと物理学に基づくデジタルアッセイにより、専門家チームが難題であるターゲット —α4β7インテグリンに取り組むことが可能になります。
コラボレーション・プラットフォームを活用して、迅速なインシリコ設計サイクルを実施した
構造 を基盤とした設計戦略を用いた、活性 、選択性、および透過性のバランス
その結果、現在Phase 2bにある開発候補が生まれた。
a4B7インテグリン
共同研究プログラム、低分子化合物
炎症性腸疾患(潰瘍性大腸炎、クローン病)
Phase 第2b相臨床試験
「Morphic社のインテグリン標的化合物探索技術と、Schrödinger社のインシリコ分子設計技術を組み合わせることで、他社がこれまで成功できなかった、この十分に検証済みの生物学的標的(ターゲット )に対して、重要な活性 、選択性、およびPK特性を備えた新規低分子化合物の創出に成功しました。」
マット・バーサヴィッチ
副社長、化学科学部門責任者
モーフィック・セラピューティクス
デザイン課題
α4β7インテグリンは、クローン病や潰瘍性大腸炎などの炎症性腸疾患(IBD)の治療において、その有効性が十分に実証されているターゲット です。承認済みの生物学的製剤であるベドリズマブは、α4β7を標的とする抗体であり、注射または点滴によって投与されるため、利用のしやすさや経済的な負担の面で大きな制約があります。経口投与が可能な低分子治療薬が開発されれば、世界規模でこれらの疾患に対処する上で、飛躍的な前進となるでしょう。 20年以上にわたる研究開発の取り組みにもかかわらず、α4β7に対する強力かつ選択性の高い低分子阻害剤の設計は成功していない。その主な理由は、このタンパク質が他のインテグリンファミリーのメンバーと構造的に類似しているという難題を克服することが極めて困難であるためである。さらに、タンパク質間相互作用を阻害する経口低分子化合物を設計する際、高い活性 を維持しつつ、最適な物理的特性を両立させることは、極めて困難な課題である。
インテグリンに関するあらゆる分野の専門家であるMorphic Therapeutic社は、Schrödinger社の創薬チームと提携し、炎症性腸疾患の治療を目的として、α4β7インテグリンを選択的に標的とする経口投与可能な薬剤の設計に取り組みました。 このプログラムの目的は、物理学に基づく予測モデリング技術の力を活用し、Morphic社が持つ独自のインテグリン生物学および化学に関する知見と組み合わせることで、デジタルケミストリーアプローチを駆使し、クラス最高の特性を備えた高選択性のα4β7阻害剤を設計することにありました。
以下を活用して、効率的でデータ主導型の設計サイクルを推進するLiveDesign
チームが分散している状況やリモートワーク環境は、創薬プログラムにおけるリアルタイムのコラボレーションにとって大きな障害となり得ます。 LiveDesignSchrödingerのクラウドベースのエンタープライズ・インフォマティクス・プラットフォームは、プロジェクトチームが化合物の設計、予測モデルの実行、実験で生成されたデータの分析を1か所で行うことを可能にし、チームが単独で、あるいはチーム内で共同して「設計・合成・試験・分析(DMTA)」サイクルを推進できるようにします。LiveDesign 内でデータアクセスと設計ツールを一元化することは、プロジェクトチームがα4β7インテグリン阻害剤の設計という課題に取り組む上で不可欠でした(図1)。
LiveDesign を活用することで、MorphicおよびSchrödinger の各チームは、従来の方法よりもはるかに迅速に、かつ必要な会議数を大幅に削減しながら、数千もの設計案を効率的に評価・選別することができました。LiveDesign をデータおよび予測モデリングプラットフォームとして活用することで、各チームは、高度なデータ分析、活性 および選択性に関する正確な生物物理学的モデリング、ならびに薬物動態(PK)特性の予測モデルに基づいた多変数最適化(MPO)戦略を活用することができました。データ、可視化、予測モデリングのシームレスな統合により、チームは合成および試験の対象となる分子を迅速に優先順位付けし、その結果、あらゆる課題を克服するために必要な主要な特性を兼ね備えた新規化合物を特定することに成功しました。

厳密な計算解析を通じて活性 を特定し、ADMET特性を最適化する
阻害剤が結合したα4β7および、重要なオフターゲット であるα4β1の100件以上の独自共結晶構造を解析した結果、プロジェクトチームは、活性 の構造-活性相関(SAR)および選択性について、重要な新たな知見を得た。 しかし、PK特性と活性 のバランスを取るという課題は未解決のままであった。この課題に対処するため、チームは量子力学を用いた高度なpKa予測(経口バイオアベイラビリティと相関することが知られているパラメータ)を、Jaguar)を用いた高度なpKa予測(経口バイオアベイラビリティと相関することが知られているパラメータ)と、自由エネルギー摂動シミュレーション(FEP+)を組み合わせ、活性 の精度の高い予測を実現した。分子の相対結合エネルギーを予測する計算アッセイとしてのFEP+ の精度と有用性は広範に検証されており、予測値は平均して実験値から1.0 kcal/mol以内の誤差に収まっている。1
8,500件以上のFEP+ 計算が実施され、これにより研究チームは活性 を1000倍向上させると同時に、薬物動態(PK)上の課題も解決することができました。並行して、MPO戦略の一環として、各設計に膜透過性予測モデルが適用されました。その後、計算上のMPOを満たした化合物が実験室で合成されました。 合成された類似体について得られたすべてのデータ(モデルによる予測データおよび実験データ)は、LiveDesign に保存・分析された。活性 、選択性、および透過性の基準を満たすと特定された化合物については、さらなる特性評価が積極的に進められた(図2)。チームの取り組みは、MORF-057の設計と開発という形で結実した。MORF-057は、現在、潰瘍性大腸炎の治療薬としてPhase 第2b相臨床試験段階にある臨床候補化合物である(図3)。



参考文献
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自由エネルギー計算の高度化による創薬の推進。
Abel ら. Acc. Chem. Res. 2017, 50, 7, 1625–1632.
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大規模なデジタルケミストリー戦略を活用し、ファースト・イン・クラスおよびベスト・イン・クラスのプログラムを加速させる。
Bursavichらによるエンドポイントに関するウェビナー。
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炎症性腸疾患を対象とした経口選択的α4β7インテグリン阻害剤「MORF-057」は、健常者を対象とした単回および反復投与試験において、ターゲット との特異的な結合を示した。
Rayら、ECCO 2021。