创新药物靶点发现

创新药物先导化合物发现

目前FDA批准的药物所针对的靶点仅有约800个，存在大量已知疾病相关靶点“无药可及”。“无药可及”靶点指的是通过传统手段难以靶向而又极具临床意义的治疗靶点，随着基础研究和新技术的进步，SHP2和KRAS等这些传统意义上被认为是“不可成药”的靶点正在不断被攻克，甚至日渐发展成为当下zui热门的靶点。

从大规模小分子库出发，通过各种不同的筛选技术平台，针对感兴趣蛋白质靶点进行先导化合物发现，是 “first-in-class”类药物研发的主要策略之一。但目前，大多数的药物筛选技术都是以纯蛋白作为实验体系。靶点蛋白质在表达纯化过程中会遇到很多问题，比如表达体系不好选择，纯度难以提高，结构和活性难以保持等，这些挑战对于膜蛋白相关靶点尤其突出。因此，第一步靶标蛋白的纯化和制备经常成为了药物发现的“卡脖子”环节。

化学蛋白质组学技术的问世革命性地将药物发现从纯蛋白体系带入了活细胞体系。以共价药物先导化合物发现为例，从结构多样的分子库出发，在活细胞水平给予小分子处理，确保蛋白质均处于自然活性状态，之后借助于生物活性探针，利用基于活性的蛋白质组学分析技术（activity-based protein profiling，ABPP）捕捉分析每个小分子与靶点蛋白质的结合能力，构建小分子与蛋白质相互作用网络数据库。

创新药物靶点发现   

蛋白质组分析助力靶点发现 

技术简介

通过对生物样品进行全蛋白质组的提取，酶解，肽段分级，高分辨质谱数据采集和搜库检索，可以同时对样品中成千上万个蛋白质进行大规模的定性和定量分析。疾病与健康状态下或药物处理前后，比较细胞或组织样本中蛋白质的种类和丰度差异，从而寻找药物作用的靶标。提供标准化的样品处理方案、蛋白质组定性定量鉴定和zhuanye的数据分析策略。

蛋白质组定量分析技术：

非标记定量技术（LFQ）：

技术： 通过比较谱图数目或离子峰面积，分析不同样品的蛋白含量 优势： 无需同位素标记，快速比较大量样本间的蛋白质丰度差异 应用： 细胞、组织、血液等样本

还原二甲基化标记定量技术（REDI）：

技术： 利用同位素标签与肽段赖氨酸侧链与N端的氨基反应，可实现二重或三重样本间的蛋白定量比较 优势： 经济便捷，普适性强 应用： 细胞、组织、血液等样本

稳定同位素氨基酸代谢标记定量技术（ SILAC）：

技术： 利用含稳定同位素的培养基培养细胞，实现不同样本间的蛋白质组定量 优势： 操作误差影响少，定量更精准 应用： 活细胞样本

串联质谱标记定量技术（TMT/IBT）：

技术： 利用TMT/IBT试剂标记肽段，检测样品中报告基团的信号强度，实现不同样本中的蛋白定量比较 优势： zui高可达16重样本分析，定量准确 应用： 细胞、组织、血液等样本

服务内容

1.疾病、药物处理和环境刺激等条件引起的 全蛋白质组差异蛋白定量分析

2.亚细胞结构（细胞膜、细胞核、线粒体等） 全蛋白质组定量分析

3.全蛋白质组水平生物标志物的发现

非共价药物作用靶点的化学蛋白质组学分析

活性小分子在发挥生物学功能时，若与靶点蛋白间的相互作用为非共价形式（如氢键、堆积），则可将该活性小分子改造具有相似活性的化学探针，并利用原位快速光交联策略，在原生物学活性环境中，将非共价作用转化为共价相互作用，从蛋白质组中直接捕获活性分子的作用靶点，为揭示活性小分子的作用机制提供更详细的信息。 该方法适用于活细胞、组织、细胞裂解液等多种样本体系，活性小分子包括但不限于内源性代谢物、中药活性成分、天然产物、非共价药物等。

服务内容

非共价药物分子探针的设计与改造

非共价药物分子靶点蛋白的组学分析（基于凝胶成像与生物大分子质谱）

非共价药物作用位点解析（基于质谱）

非共价药物作用靶点验证（靶向定量蛋白质分析/蛋白免疫印迹法）

 共价药物作用靶点的化学蛋白质组学分析

在细胞或组织中，对共价药物进行靶点发现时，可对该活性小分子进行简单的化学改造，连接报告基团（生物素、生物正交基团等）。 在保留小分子原有活性的前提下，在活细胞或组织中直接捕获与之作用的蛋白靶点，通过富集、酶解、质谱鉴定和数据分析，获得靶点的组学信息与小分子作用的氨基酸位点信息。

然而很多活性分子不易改造，或与氨基酸残基反应产物不稳定而不适用于质谱检测，因此，针对这类活性分子，竞争性位点鉴定是很好的解决策略。 该方法的核心技术是一种通用型化学探针，当活性小分子与氨基酸残基反应而占据该位点时，与空白对照样本相比，通用型化学探针对该位点的标记便产生信号差异，对这部分标记信号差异进行读取，获得活性分子的靶点蛋白和氨基酸位点信息，可同时包括on-target/off-target信息。 该方法适用于活细胞、组织、细胞裂解液等多种样本体系， 活性小分子包括但不限于内源性代谢物、中药活性成分、天然产物、共价药物等。

服务内容

共价药物探针设计与改造

共价药物靶点蛋白的组学分析（基于凝胶成像与生物大分子质谱）

共价药物作用位点解析（基于质谱）

共价药物作用靶点验证（靶向定量蛋白质分析/蛋白免疫印迹法）

共价药物先导化合物筛选

 PROTAC蛋白靶点与降解图谱分析

在全蛋白质组水平检测PROTAC分子on target/off target，是该类药物开发过程中的关键环节。

Proteolysis Targeting Chimeric (PROTAC)技术核心是发展能与靶蛋白结合并招募降解酶的双功能分子，利用该分子招募泛素化酶靠近靶蛋白，从而使其泛素化降解，该技术可用于治疗多种疾病。  

服务内容

PROTAC在全蛋白质组层面的降解图谱（基于质谱的蛋白质组学定量鉴定）

蛋白靶点的降解验证（靶向定量蛋白质分析/蛋白免疫印迹法）

 非共价药物结合口袋鉴定

在小分子药物开发过程中，确定药物与靶点蛋白之间的结合方式至关重要，一方面有助于理解药物作用机制，另一方面为其后续结构优化提供数据支持。结构生物学技术，包括X-ray, cryo-EM, NMR等，已经被广泛应用于药物结合模型确定中，尤其是高分辨率的药物-蛋白共晶结构，能够极大的帮助药物结构优化。然而，一直以来，蛋白质结构解析都是生命科学研究中的挑战性任务，尤其是GPCR，离子通道等膜蛋白靶点。通常，为了得到蛋白质结构，需要进行蛋白质表达纯化，人工筛选药物和蛋白结晶条件，晶体数据采集和解析等过程，需要大量的时间和成本投入。

在细胞水平，确定药物和靶点蛋白质的直接作用方式，是药物开发者梦寐以求的事情，避免了蛋白质在纯化过程中结构的丢失以及人工筛选的缓冲体系和高浓度药物-蛋白条件带来的假阳性。

流程图

如图所示，其原理是利用具有生物活性的光亲和化学探针（与药物分子活性类似），在药物正常使用浓度下，与疾病相关细胞或组织孵育，原位快速光交联即可将药物分子探针与蛋白质靶点之间的非共价作用转化为共价作用，经过靶点蛋白质富集，酶切释放非修饰肽段，选择性富集药物分子探针修饰肽段，借助于高分辨生物大分子质谱，即可快速确定肽段信息。

由于化学探针仅能与空间临近的肽段，即结合口袋附近的肽段发生原位交联，因此，通过该肽段信息不仅能够确定靶点信息，同时能够获得药物结合口袋信息，再借助于分子对接，能够快速得到药物与靶点蛋白质的结合模型，供后续实验验证与使用。