Morphic Therapeutic 利用数字化学策略设计了一种新型的α4β7整合素小分子抑制剂
协作型企业平台与基于物理理论 数字检测方案,助力专家团队攻克靶点 ——α4β7整合素这一难题。
利用协作平台完成了快速的计算机辅助设计周期
采用基于结构的设计策略实现药效、选择性 和渗透性的平衡
由此产生了一个开发候选版本,目前位于Phase 2b
a4B7整合素
合作项目,小分子
炎症性肠病(溃疡性结肠炎、克罗恩病)
Phase 2b期临床试验
“通过将Morphic的整合素药物筛选平台与Schrödinger的计算机辅助分子设计技术相结合,我们成功开发出一种新型小分子化合物——选择性 ,该化合物针对这一经过充分验证的生物靶点靶点 ,在效力、药效学(PK)特性等方面均表现优异,而此前其他公司在此领域均未取得成功。”
马特·伯萨维奇
副总裁兼化学科学部负责人
Morphic Therapeutic
设计挑战
α4β7整合素是一种经过充分验证的、用于治疗炎症性肠病(IBD)(如克罗恩病和溃疡性结肠炎)的靶点 。已获批的生物制剂维多利珠单抗(vedolizumab)是一种针对α4β7的 抗体 ,需通过注射或输注给药,这严重限制了患者的可及性和可负担性。一种具有口服生物利用度的低分子量治疗药物,将在全球范围内治疗这些疾病方面迈出巨大一步。 尽管进行了20多年的研发努力,但设计出高效且选择性强的α4β7小分子抑制剂始终未能成功,这在很大程度上是因为难以克服该蛋白与其他整合素家族成员之间的结构相似性。此外,在设计用于抑制蛋白质-蛋白质相互作用的口服小分子药物时,既要保持高活性,又要平衡最佳物理性质,也是一项艰巨的挑战。
专注于整合素领域研究的Morphic Therapeutic公司与 Schrödinger的药物发现团队合作,共同设计了一种可口服且具有生物利用度的药物,该药物可选择性靶向α4β7整合素,用于治疗炎症性肠病。该项目的目标是利用数字化学方法,结合基于物理理论 (预测建模 )技术的优势以及Morphic在整合素生物学和化学方面的独特见解,设计出一种具有同类最佳特性的高选择性α4β7抑制剂。
通过……推动高效、数据驱动的设计周期LiveDesign
分散的团队和远程办公环境可能会对药物研发项目的实时协作构成重大障碍。 LiveDesignSchrödinger的基于云的企业信息学平台,使项目团队能够在一个平台上进行化合物设计、运行预测模型并分析实验生成的数据,从而让团队能够独立或协作地推进“设计-合成-测试-分析”(DMTA)循环。将数据访问和设计工具集中于LiveDesign 平台,对于项目团队应对α4β7整合素抑制剂的设计挑战至关重要(图1)。
借助LiveDesign ,Morphic 和Schrödinger 团队高效地评估并筛选了数千个设计方案,其速度远超传统方法,且所需会议次数大幅减少。 通过将LiveDesign 作为数据平台,并采用预测建模 作为分析平台,团队得以运用由先进数据分析驱动的多参数优化(优化 , MPO)策略,结合对活性(potency)和毒性(选择性 )的精确生物物理建模,以及针对药代动力学(PK)特性的预测模型。依托数据、可视化与预测建模 的无缝集成,团队迅速确定了待合成和测试分子的优先级,最终成功鉴定出一种新型化学物质,该物质兼具克服所有障碍所需的关键特性。

通过严格的计算分析提高药效并平衡ADMET特性
通过构建了100余种抑制剂结合的α4β7以及α4β1(一种关键的“off-靶点 ”)的专有共晶结构,项目团队对效力与选择性 的结构活性关系(SAR)获得了重要的新见解。然而,如何在药代动力学(PK)特性与效力之间取得平衡的问题仍未解决。 为应对这一挑战,团队将基于量子力学(QM) (Jaguar)进行先进的pKa预测(该参数已知与口服生物利用度相关),并结合自由能微扰 模拟(FEP+)进行结合,以实现精确的效力预测。FEP+ 作为预测分子相对结合能的计算分析方法,其准确性和实用性已得到广泛验证,其预测结果与实验值的平均偏差在1.0 kcal/mol以内。1
共进行了超过8,500次FEP+ 计算,这使研究团队得以将活性提高1000倍,同时解决了药代动力学方面的缺陷。作为MPO策略的一部分,研究团队还对每个设计方案应用了膜通透性预测模型。随后,在实验室中合成了符合计算MPO要求的化合物。 针对所合成的类似物,所有获得的数据——无论是模型模拟结果还是实验数据——均存储于LiveDesign 中并进行分析。对于经鉴定满足效力、选择性 及渗透性标准的化合物,团队积极推进其进一步表征工作(图2)。团队的努力最终促成了MORF-057的设计与交付,该临床候选药物目前正处于治疗溃疡性结肠炎的Phase 2b期临床开发阶段(图3)。



参考文献
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通过改进自由能计算推动药物发现。
Abel 等。《化学研究进展》2017 年,第 50 卷,第 7 期,第 1625–1632 页。
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利用大规模数字化学战略,加速推进“同类首创”和“同类最佳”项目。
Bursavich等人关于终点指标的网络研讨会。
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MORF-057是一种用于治疗炎症性肠病的口服选择性α4β7整合素抑制剂,在健康受试者中进行的单次及多次递增剂量研究中,该药物可特异性地与靶点 结合。
Ray 等。ECCO 2021。