一种优化DNA编码化合物文库起始片段的方法技术

本发明专利技术公开了一种优化DNA编码化合物文库起始片段的方法，其中在起始片段中存在可以通过温和的条件简单的操作被切断的位点。通过该方法可获得的优化DNA编码化合物文库起始片段，且方法条件温和、操作简单、安全环保、片段收率较高。

A Method for Optimizing the Initial Fragment of DNA Coding Compound Library

The invention discloses a method for optimizing the starting fragment of DNA-coded compound library, in which there are sites in the starting fragment that can be cut off by simple manipulation under mild conditions. The optimized initial fragment of DNA coding compound library can be obtained by this method. The method has mild conditions, simple operation, safety and environmental protection, and high yield of fragments.

【技术实现步骤摘要】
一种优化DNA编码化合物文库起始片段的方法
本专利技术涉及一种优化DNA编码化合物文库起始片段的方法。
技术介绍
在新药研发的过程中，尽管有非常多的挑战，但最根本的还是在于新药先导化合物的发现以及优化，其中针对生物靶标的高通量筛选是快速获得先导化合物的主要手段之一。为了能够快速寻找到性质优异的先导化合物，建立大规模的分子库就显得尤为重要，这样一个库的建立是药物靶点筛选的起点和支撑。传统的高通量筛选依赖数量庞大的分子库，初步实现了药物筛选的规模化，较大限度地利用了药用物质资源，提高了药物发现的几率。然而，其分子库数量有限，目前仅有百万级化合物。并且这样一个库的建立，需要长时间的合成或购买，通常需要十年以上的积累，价格非常昂贵，分子库的维护也极为复杂。药物筛选周期长，在实际应用中存在巨大的壁垒。近年来出现的DNA编码化合物库合成技术，结合了组合化学和分子生物学技术，在分子水平上将每个化合物加上一个DNA标签，能在极短的时间内合成高达亿级的化合物库。而且化合物能够通过基因测序的方法进行识别，大幅度地增加了化合物库的大小和合成效率，成为下一代化合物库筛选技术的趋势，并开始在国外制药行业广泛应用，产生了诸多积极的效果。虽然组合化学合成法可以快速产生巨大数量的化合物混合体，但在筛选过程中无法得知起作用的化合物信息。因此，在此基础上诞生了DNA编码化合物文库技术。这是近年来较新和发展较快的分子水平化合物标记技术。其实施过程是在传统组合化学的基础上，将一个具体的化合物与一段独特序列的DNA在分子水平链接，即对小分子化合物进行DNA编码。化合物的结构单元与DNA序列存在一一对应关系。在与相应靶点进行亲和筛选后，就可以通过对DNA序列的识别从而识别化合物的结构信息，然后将被翻译的化合物进行合成，与靶标进行活性确认，从而得到先导化合物。有效解决了组合化学产生的巨型化合物库无法用于先导化合物筛选的问题。巨型DNA编码化合物文库合成与筛选技术的出现改变了先导化合物发现的格局。与传统高通量筛选的百万级化合物库相比，DNA编码化合物文库在化合物数量(几十亿或更多)和多样性的覆盖上都有很大增加。不仅如此，该类型文库的在较短的时间内即可建成，通常只需要一个月；分子库的维护极为简单，一个-80℃冰箱即可存放成百上千个类似文库。大大缩短了研发周期，降低研发成本。通常情况下，双链DNA较单链DNA稳定，能兼容DNA的化学反应也相对丰富，能够构建更为巨大的、多样性的文库，因此人们优先使用双链寡聚核苷酸对化合物结构单元进行标记。专利申请公开号US5573905，介绍了利用单链寡聚核苷酸标记2×2×2的三肽化合物文库的理论，开启了DNA编码化合物文库的篇章。专利申请公开号US0158765，公开了一种利用双链寡聚核苷酸标记化合物文库的方法，其双链寡聚核苷酸起始片段通过长链连接物相连。专利申请公开号US0053091，公开了一种利用双链寡聚核苷酸标记化合物文库的方法，其起始片段为带有衍生的非天然碱基的发卡结构。专利申请公开号WO127933，介绍了基于寡聚核苷酸模板化合物文库的建立方法，是另外一种完全不同的双链DNA编码技术。但是，使用双链DNA对化合物文库进行编码，也存在许多不足：例如对化合物文库进行亲和力筛选时，需要预先对靶点蛋白进行固载；DNA编码化合物文库起始片段带有的发卡结构或者非天然的核酸序列，会降低后续的PCR扩增效率，甚至引发错配，为DNA测序带来困难。因此，需要寻找一种条件温和、操作简单、安全环保、收率较高并易于DNA测序的DNA编码化合物库的优化方法，以促进该类方法在医药领域的广泛开发与应用。
技术实现思路
为了解决所述问题，专利技术人针对现有技术中PCR扩增效率的问题，提供一种条件温和、操作简单、安全环保、收率较高的优化DNA编码化合物文库起始片段的方法，以促进该类方法在医药领域的广泛开发与应用。本专利技术提供了一种优化DNA编码化合物文库起始片段的方法。为实现所述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种优化DNA编码化合物文库起始片段的方法，是使具有式I结构的DNA编码化合物文库起始片段或任一循环的双链DNA，通过温和的条件简单的操作对其中一条链进行选择性切断或者两条链同时切断，在不损伤文库以及编码信息的情况下得到单链DNA，具有如下简示：本专利技术优化DNA编码化合物文库起始片段的方法，包括如下步骤：a)提供一个起始片段，其中该起始片段的功能部分包含一个或多个反应基团R，并且起始片段的另一部分连接寡聚核苷酸ssDNA；b)将所述起始片段的功能部分与含有至少一个反应位点的结构单元共价连接，其中化合物结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接；c)在所述起始片段的起始的寡聚核苷酸ssDNA上，引入能够标记步骤b)的结构单元的其他编码寡聚核苷酸；其中所述起始片段的结构I如下：其中，R是起始片段功能部分的反应基团；A是连接原子或骨架结构；S是连接R和A的垫片；ssDNA是步骤a)中的寡聚核苷酸；B1、B2、B3、B4是适合于A以及寡聚核苷酸成键的官能团；L1、L2是连接A和寡聚核苷酸ssDNA的连接物；X是可以通过温和的条件简单的操作被切断的位点。在一个实施例中，其中，所述方法还包括如下步骤：d)将DNA编码化合物文库与目标靶点蛋白相结合，收集能与靶点结合的文库成员；e)对步骤d)的文库成员对应的编码寡聚核苷酸进行PCR扩增和测序，确定能与目标靶点蛋白相结合的文库成员的结构；f)脱离DNA，并对步骤e)得到的文库成员进行化学合成，验证其目标靶点有效性。在一个实施例中，步骤b)与c)顺序可以调换。在一个实施例中，步骤a)到c)可重复n次以形成n次循环，其中n是2以上的整数，优选n等于2或3或4。在一个实施例中，步骤a)中起始片段功能部分的反应基团R选自氨基、羟基、巯基、羧基、叠氮、端炔、八元环内炔、四嗪、八元环反式内烯、醛、酮、卤代芳环或芳杂环、α-卤代酮、或磷叶立德，所述起始片段功能部分的反应基团R优选为氨基或羧基。在一个实施例中，结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接，所述结构单元的反应位点选自氨基、羧基、磺酰基、卤代芳环、芳杂环、异氰酸酯基、醛、酮、或α,β-不饱和酮或酯。在一个实施例中，结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接，所述结构单元的反应位点选自磷叶立德、醛、或酮。在一个实施例中，结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接，所述结构单元的反应位点选自叠氮与端炔、八元环内炔、四嗪、或八元环反式内烯。在一个实施例中，步骤a)中的寡聚核苷酸ssDNA是单链的，并且上链与下链碱基序列互补配对，同时有突出碱基序列用于后续编码寡聚核苷酸的配对识别。在一个实施例中，步骤c)中的所述起始的寡聚核苷酸与所述其他编码寡聚核苷酸通过酶连接或者化学连接。在一个实施例中，所述起始片段功能部分的反应基团R不与起始片段中A、B以及寡聚核苷ssDNA反应。在一个实施例中，其中，所述A选自-CH-或间苯三酚。在一个实施例中，所述S选自低聚乙二醇、短链亚烷基、低聚N-甲基-D-丙氨酸、低聚N-甲基-L-丙氨酸、或低聚N-甲基-DL-丙氨酸。在一个具体实施例中，S优选自1～20聚乙二醇或1～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化DNA编码化合物文库起始片段的方法，包括如下步骤：a)提供一个起始片段，其中该起始片段的功能部分包含一个或多个反应基团R，并且起始片段的另一部分连接寡聚核苷酸ssDNA；b)将所述起始片段的功能部分与含有至少一个反应位点的结构单元共价连接，其中化合物结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接；c)在所述起始片段的起始的寡聚核苷酸ssDNA上，引入能够标记步骤b)的结构单元的其他编码寡聚核苷酸；其中所述起始片段的结构I如下：

【技术特征摘要】
1.一种优化DNA编码化合物文库起始片段的方法，包括如下步骤：a)提供一个起始片段，其中该起始片段的功能部分包含一个或多个反应基团R，并且起始片段的另一部分连接寡聚核苷酸ssDNA；b)将所述起始片段的功能部分与含有至少一个反应位点的结构单元共价连接，其中化合物结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接；c)在所述起始片段的起始的寡聚核苷酸ssDNA上，引入能够标记步骤b)的结构单元的其他编码寡聚核苷酸；其中所述起始片段的结构I如下：其中，R是起始片段功能部分的反应基团；A是连接原子或骨架结构；S是连接R和A的垫片；ssDNA是步骤a)中的寡聚核苷酸；B1、B2、B3、B4是适合于A以及寡聚核苷酸成键的官能团；L1、L2是连接A和寡聚核苷酸ssDNA的连接物；X是可以通过温和的条件简单的操作被切断的位点。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：d)将DNA编码化合物文库与目标靶点蛋白相结合，收集能与靶点结合的文库成员；e)对步骤d)的文库成员对应的编码寡聚核苷酸进行PCR扩增和测序，确定能与目标靶点蛋白相结合的文库成员的结构；f)脱离DNA，并对步骤e)得到的文库成员进行化学合成，验证其目标靶点有效性。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，步骤b)与c)顺序可以调换。4.如权利要求1或2所述的方法，其中，步骤a)到c)可重复n次以形成n次循环，其中n是2以上的整数，优选n等于2或3或4。5.如权利要求1或2所述的方法，其中，步骤a)中起始片段功能部分的反应基团R选自氨基、羟基、巯基、羧基、叠氮、端炔、八元环内炔、四嗪、八元环反式内烯、醛、酮、卤代芳环或芳杂环、α-卤代酮、或磷叶立德，所述起始片段功能部分的反应基团R优选为氨基或羧基。6.如权利要求1或2所述的方法，其中，结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接，所述结构单元的反应位点选自氨基、羧基、磺酰基、卤代芳环、芳杂环、异氰酸酯基、醛、酮、或α，β-不饱和酮或酯。7.如权利要求1或2所述的方法，其中，结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接，所述结构单元的反应位点选自磷叶立德、醛、或酮。8.如权利要求1或2所述的方法，其中，结构单元的反应位点与起始片段功能部分的反应基团R以共价连接，所述结构单元的反应位点选自叠氮与端炔、八元环内炔、四嗪、或八元环反式内烯。9.如权利要求1或2所述的方法，其中，步骤a)中的寡聚核苷酸ssDNA是单链的，并且上链与下链碱基序列互补配对，同时有突出碱基序列用于后续编码寡聚核苷酸的配对识别。10.如权利要求1或2所述的方法，其中，步骤c)中的所述起始的寡聚核苷酸与所述其他编码寡聚核苷酸通过酶连接或者化学连接。11.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述起始片段功能部分的反应基团R不与起始片段中A、B以及寡聚核苷ssDNA反应。12.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述A选自-CH-或间苯三酚。13.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述S选自低聚乙二醇、短链亚烷基、低聚N-甲基-D-丙氨酸、低聚N-甲基-L-丙氨酸、或低聚N-甲基-DL-丙氨酸。14.如权利要求13的方法，其中，所述S为1～20聚乙二醇或1～20聚N-甲基丙氨酸。15.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述B1选自磷酸基、酯基、酰胺键、氨基甲酸酯、碳酸酯基、或三氮唑，优选为磷酸基；B2选自磷酸基、酯基、酰胺键、氨基甲酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科，张朝欣，张在红，吴阿亮，杨洪芳，彭宣嘉，陈雯婷，
申请(专利权)人：上海药明康德新药开发有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31