高效自动化化合物库管理为新药研发提供新机遇

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“化合物库”·


顾名思义就是集合了大量化合物样本的仓库。然而作为一个“仓库”就涉及到入库、出库、库存清点等一系列管理流程,化合物库管理亦是如此。为探寻化合物库与新药研发之间的关系,你可能需要深入了解以下几点:


1.  为什么要构建化合物库?

2.  高效构建化合物库的难点所在?

3.  直击痛点,快速构建化合物库!



01

为什么要构建化合物库

化合物库是按照特殊的研究目的来研制的大量化合物集合,应用于高通量药物筛选,可帮助找到新药研发的先导化合物。


中国科学院高技术发展报告中曾指出:在新药研究过程中,通过化合物活性筛选而获得具有生物活性的先导化合物 (lead compounds) 是创新药物研究的物质基础[1]。


J. Med. Chem 也曾对 2016 - 2017 两年间在该杂志上发表的临床药物来源和先导化合物发现策略进行了统计,发现获取先导化合物 6 种主要途径中,通过化合物库筛选占比高达 80% [2],《经济学人》杂志更是将化合物库称为各制药公司 “保护最为严密的资产”。


目前各大国际制药企业,包括辉瑞、诺华、默沙东等都有自己大型的高质量化合物库,如诺华制药就拥有约 150 万种实体化合物,只要有新的潜在药物靶点或新的筛选模型出现,这些企业就可以通过高通量筛选的方法快速发现先导化合物,而中国药企只能望而兴叹。


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02

高效构建化合物库的难点所在?


化合物资源分散和规模有限曾严重制约了我国新药研制的进程,建立和发展自己高质量的化合物库是我国药企实现新药研制必须破解的难题之一,然而化合物库的构建存在很多挑战和难点:


  • 如何实现精准加样、应付高通量筛选对反应体积微量化的高要求?

  • 人工操作的合成 / 筛选废时失事,如何提高合成 / 筛选通量?

  • 数以百万的化合物,如何高效管理化学信息?


03

直击痛点,快速构建化合物库!

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以高通量、自动化解决方案为基础,瑞士 Chemspeed 提出了化合物库的三维构建模式,重新定义了化合物库的智能化构建过程。

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第一维

化合物分配 |精准物料分配 以一驭万

Chemspeed 已经为实验室自动化中的实验加样技术提供了全面完整的解决方案,其独家专利手段——顶置式称重分配工具 (GDU) 彻底颠覆传统的称量分配模式,创造性的使用边称重边加样的方式,对化合物管理中会用到的低粘度液体、高粘度液体、微量液体、大量固体、微量固体等进行自动化分配,完美解决现有的瓶颈问题。


Chemspeed 的自动加样技术不仅将技术人员从重复性操作中解放出来,更重要的是避免了人为误差的发生,极大地提高了实验的重复性和可靠性,让新药开发速度和质量迈上更高的台阶。


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尤其是 SWILE - 384 孔板组成的 “矩阵式” 自动加样模式,彻底解决了化合物管理的微量化、定制化难题。SWILE 采用决策式分配过程,可实现对亚豪克级固体粉末 (原料 - 位置) “一对一、一对多、多对多” 的加样方式,无死体积,无交叉污染,即使是 100μg 这样人手操作时束手无策的量也可以进行准确添加,无论是准确度还是精确度都可以满足严苛的标准。


针对 384 孔板,常见的因孔数多、间隔小造成的错加、漏加难题,Chemspeed 软件支持导入如 JMP、excel 编辑的程序,无需手动逐一输入加样参数。仪器操作过程中自动记录所有数据,并可再以 excel 文件格式导出,方便查找和溯源,不会再因数据混乱而导致实验失败。


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第二维

化合物合成及筛选|高通量 无限探索

优质化合物库的建设需要大规模筛选与合成结合,一方面快速优质地扩大类似药物及其先导物的化合物库,另一方面对筛选中有苗头的先导化合物,需要围绕其结构进行定向合成、结构优化,以了解结构与活性的关系,进而发展为不同治疗领域的药物。


Chemspeed 以模块化的反应器技术,实现了全自动的高通量合成及筛选,结合其先进全自动加样技术,帮助药物研发者更高效的完成从 “反应筛选 – 合成放大 – 配方优化” 等一系列过程,快速扩展现有化合物库,探索更多可能。


Chemspeed 以其高效、微量、高度自动化的特点被誉为是对传统药物化学合成和筛选的一场 “革命性突破”,从而大大加快了发现药物先导物的速度,是使投资在新药研究和开发上的经费见到成效的有效途径。


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现今,化合物大多是以试剂瓶或多孔板的形成存储于库中,这对于水氧敏感的化合物的存储和转移都造成了困难。Chemspeed 的突破性化合物存储技术 SMOLE 彻底攻破这一瓶颈,颠覆传统存储方式。


实验室或工厂合成出的化合物可直接以硬币分类的形式分配种类及定量并储备于玻璃胶囊中,需要时就可直接用于化学反应,不再需要特殊的仓库和手套箱进行存储和分装。除了化学品种类和量的管理,SMOLE 还加入了创新的释放压力管理,可以实现在不同的压力下控制化合物的释放,更精准的控制化学反应。


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第三维

化合物信息管理|智能管理 去繁从简

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Chemspeed VirtualLab 全自动化的智能化合物管理系统,管理实验项目和数据库,包括设计、执行、分析和报告,从管理化学品信息、开发新的实验程序到实验结果和项目数据的查找记录,都全程管理。


简单来说,VLab 不仅仅是一个化合物信息登记系统,它更是一个全面的化合物信息管理系统,除了化合物基本的信息外,VLab 系统里还包含了化合物的合成过程,实验细节,分析谱图等与之相关的一切信息,更重要的是,VLab 的库信息是随着使用者的使用过程每天进行更新迭代的,使化合物库不断朝着优质、完备的方向进化发展。


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REFERENCE

[1].中国科学院高技术发展报告[M]. 北京:科学出版社, 2001: 98–106.

[2]. D. G. Brown, J. Boström. et.al. J. Med. Chem. 2018, 61, 21, 9442–9468.



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