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日筛15万化合物,深圳湾实验室超高通量药物筛选平台建设完成

2023.11.10

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走进深圳湾实验室转化医学中心,1536孔高密度筛选板层层排列,高度自动化的工业级机械手臂正在精密、灵敏地高速运转。

化合物日筛选量可达15万,这是目前国内规模最大、水平最高的超高通量药物筛选平台之一,也是华南地区首台具有工业水准的平台。

转化医学中心的超高通量药物筛选平台有些什么“独门绝技”?将为全球创新药物研发带来哪些影响?让我们一同带您探访药物研发的新“实力派”。



靶向新药的关键支撑

2001年,全球第一个小分子靶向抗癌药——伊马替尼正式上市,显著提高了人类斗争了半个世纪的慢性髓性白血病的生存率。

伊马替尼的诞生得益于高通量筛选技术的革命性进步,而正是这一技术革新,使得基于靶点的药物开发真正成为现实。

目前,高通量筛选在药物发现中依然扮演着不可或缺的角色,超过1/3的获批小分子药物由高通量筛选得到。

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海外研药20余载,研发了多个小分子,多肽和抗体临床前候选物和临床候选物,目前在深圳湾实验室担任转化医学中心主任的沈卫军表示,“高通量筛选是全新靶点(First-in-class)新药研发的起点,也是公认的、发现新的命中化合物的最有效途径之一。”

在化合物的“大海”中,捞出匹配“锁孔”的分子“钥匙”,高通量筛选是关键步骤。

“超高通量药物筛选平台是转化医学中心建立的核心平台之一,没有超高通量筛选跟进,全新靶点的小分子药物发现是无法继续往下做的。平台建设对标在转化研究领域处在世界一流水平的Scripps研究所新药研发中心Calibr,建成后将会是华南地区唯一具有工业界最高水平的新药筛选平台”,沈卫军说。

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人才“回流”驱动新药创制

超高通量药物筛选平台的稀少,源于国内创新药研发起步晚和人才的紧缺。

“长久以来中国的制药业都是以仿制药为主,创新药主要市场份额被外资企业占据,缺乏对新药研发平台的投入动能。”转化医学中心转化高级研究员魏景强说。

新药研发平台基础设施投入大,运营成本高,拥有国际一流超高通量筛选能力平台的仅有寥寥可数的一些国际大药厂和转化机构。

沈卫军说,能建设超高通量药物筛选平台以及懂得运作的人才更少。创新药的研发归根结底要靠高水平的人才,不单要具备扎实的平台运作经验,更重要的是从0到1新药研发的实战经验。

转化医学中心凝聚了一批在海外有多年早期药物研发经验的国际一流专家,如今,全职科研人员已有将近120名,其中一半拥有博士学位和海外留学工作经验。

从海外来到深圳定居的资深研究员Jeffrey Hill,曾成功领导超过5个新药项目进入临床阶段,现全职负责超高通量药物筛选平台的建设。“平台建设之初就定位在国际顶尖水准,全自动、工业级、全流程的超高通量药物筛选系统,日筛选量可达15万。”Jeffrey Hill说。

目前超高通量药物筛选平台已组建了一支从筛选到设备运维一站式的国际化人才队伍。

围绕癌症、代谢与心血管、神经退行性疾病等重点研究领域,转化医学中心已搭建了完备的早期药物研发平台,除超高通量药物筛选平台外,还有抗体工程、多肽/蛋白质治疗、细胞与基因治疗等8大功能平台为新药研发创制“高速通道”。

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高质量化合物库“掘金”首创药

超高通量筛选药物研发成功的关键,取决于按研究目的组建的化合物库。

Jeffrey Hill把超高通量筛选比作挖掘矿山的智能“手臂”,而化合物库决定了最终是否能挖到“金矿”。

在转化医学中心零下八十度的超低温冰箱内,整齐排放的1536孔微孔板储存了大约100万个小分子的化合物库。

化合物库经过多轮的严格计算和挑选,可大幅度提升新药命中化合物的发现。化合物库的种类涵盖了FDA批准的药物库、已知活性库、化学多样性库、共价键化合物库、人工合成库等。

“转化医学中心的化合物库定位首创新药的研发,90%以上为多样性库,具有化学空间的多样性和良好的成药性。”沈卫军说。

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“除了基于实体化合物库的超高通量筛选外,转化医学中心还将拓展上亿级的AI虚拟筛选平台。”Jeffrey Hill说,事实上,目前可用于药物发现的有机分子数量已经超过10的60次方,虚拟筛选出来的分子还需要人工合成和验证,湿实验依旧是AI不可替代的,AI的深度学习需要足够的真实数据库的训练。

“八大功能平台将会协同推进小分子、抗体、蛋白质和细胞治疗等先进新药的临床前研发”沈卫军说,转化医学中心正在打造的是IT+BT一体化融合发展的平台,促进成果转化反哺基础科研,实现“从实验台到病床边”的可持续首创药物研发新模式。



撰稿 视频 | 鍮 鍮

编辑 | 鲍 啦

责编 | 远 山

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