DNA编码分子库液相筛选方法的新进展

doi:10.7503/cjcu20220438

高等学校化学学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 20220438.doi: 10.7503/cjcu20220438

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DNA编码分子库液相筛选方法的新进展

王盈盈¹, 李晓敏¹, 蔡雅慧¹, 李笑宇²^,³(), 史兵兵¹()

^1.济宁医学院基础医学院, 济宁 272067
^2.香港大学化学系, 合成化学国家重点实验室, 香港
^3.合成化学和化学生物学实验有限公司, InnoHK创新香港研发平台, 香港科技创新署, 香港

收稿日期:2022-06-21 出版日期:2023-03-10 发布日期:2023-03-14
通讯作者: 李笑宇,史兵兵 E-mail:xiaoyuli@hku.hk;shibingbing@mail.jnmc.edu.cn
基金资助:
山东省自然科学基金(ZR2021QB152);济宁医学院科研启动经费(600919001);济宁医学院大学生创新训练项目(CX2018048)

In-solution Selection Methods of DNA-encoded Library

WANG Yingying¹, LI Xiaomin¹, CAI Yahui¹, LI Xiaoyu²^,³(), SHI Bingbing¹()

^1.College of Basic Medicine，Jining Medical University，Jining 272067，China
^2.Department of Chemistry，State Key Laboratory of Synthetic Chemistry，The University of Hong Kong，Hong Kong SAR，China
^3.Laboratory for Synthetic Chemistry and Chemical Biology Limited，Health@InnoHK，Innovation and Technology Commission，Hong Kong SAR，China

Received:2022-06-21 Online:2023-03-10 Published:2023-03-14
Contact: LI Xiaoyu, SHI Bingbing E-mail:xiaoyuli@hku.hk;shibingbing@mail.jnmc.edu.cn
Supported by:
the Shandong Provincial Natural Science Foundation, China(ZR2021QB152);the Faculty Start-up Funds of Jining Medical University, China(600919001);the College Students’ Innovative Entrepreneurial Training Plan Program of Jining Medical University, China(CX2018048)

摘要/Abstract

摘要：

目前, DNA编码分子库技术(DNA-encoded library, DEL)已经成为新药研发中不可或缺的重要技术平台. 过去30年DEL技术不断发展成熟, DEL兼容化学反应也发展迅速, 极大地改善了DEL的化学多样性, 并推动了其在药物发现中的应用. 通常, DEL的筛选主要是基于亲和力的固相筛选, 将纯化后的靶点蛋白固载在基质上, 然后通过物理洗脱的方式将结合分子与背景分子分离开来. 近年来, 一系列在液相中进行DEL筛选的新方法被研发出来, 使得适用于DEL筛选的靶点范围被进一步扩大, 揭示了DEL作为有效工具探索基础生物学的潜力. 本文综合评述了DEL技术的液相筛选方法及应用, 并对DEL技术应用于复杂生物靶点以及功能性筛选进行了展望.

关键词: DNA编码分子库, 药物发现, 药物筛选, 液相筛选

Abstract:

DNA-encoded library（DEL） has become a nearly indispensable technology platform for the development of new drugs in the pharmaceutical industry. The DEL technology has become matured over the past three decades and the rapid development of DEL-compatible chemistries has tremendously improved the chemical diversity of DELs and promoted its application in drug discovery. DEL technology has been widely adopted by pharmaceutical companies， and numerous clinical candidates have been identified from DEL selection. Usually， the selection of DEL is mainly affinity-based selection on solid-phase. The purified target protein is immobilized on the matrix， and then the binders are separated from non-binders by physical washes. In recent years， a series of in-solution selection methods for DEL have been developed， which has further expanded the target scope suitable for DEL and revealing the potential of DEL as an effective tool to explore fundamental biology. This review mainly introduces the selection methods of DEL in-solution phase and their applications， and finally gives a brief outlook on the application of DEL technology to complex biological targets and functional selection.

Key words: DNA-encoded library, Drug discovery, Drug selection, In-solution selection

中图分类号:

O657

TrendMD:

王盈盈, 李晓敏, 蔡雅慧, 李笑宇, 史兵兵. DNA编码分子库液相筛选方法的新进展. 高等学校化学学报, 2023, 44(3): 20220438.

WANG Yingying, LI Xiaomin, CAI Yahui, LI Xiaoyu, SHI Bingbing. In-solution Selection Methods of DNA-encoded Library. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(3): 20220438.

图/表 7

Fig.1 General scheme for the selection of DNA⁃encoded library(DEL) against immobilized targets

Fig.2 In⁃solution DEL selection strategies by selective tag amplification（A） Interaction-dependent PCR（IDPCR）；（B） interaction determination using unpurified proteins（IUDP）；（C） binder trap enrichment（BTE）.

Fig.3 Covalent⁃crosslinking based strategies for DEL selection in the solution phase（A） Selective nuclease digestion；（B） crosslinking and enzymatic ligation；（C） crosslinking and extension；（D） tag-crosslinking and affinity pulldown.

Fig.4 Four generations of DNA⁃encoded dynamic libraries(DEDLs) mediated by photo⁃crosslinking（A） The 1st version of DEDL uses an anchor DNA and a photo-crosslinker psoralen to lock the equilibrium after target addition；（B） the 2nd generation DEDL uses a 3-way junction scaffold by locking the equilibrium with an embedded p-stilbazole group and hit decoding by relay-primer-bypass PCR；（C） regular DELs could be adapted to a DEDL format；（D） an anchor-directed DEDL for full ligand identification without fragment linking.

Fig.5 DEL selections against membrane proteins on the surface of live cells（A） Target overexpression can increase target concentration and realize target specificity in cell-based selection；（B） crosslinking-based DEL selection on live cells；（C） DPAL-mediated target-specific DEL selection against endogenous membrane proteins without overexpression or fused tag.

Fig.6 Intracellular DEL selections via cCPP12⁃mediated DEL delivery(A) and microinjection(B)cCPP： Cyclic cell-penetrating peptide.

Fig.7 Modern OBOC⁃DEL enables novel functional and phenotypic DEL assays

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DNA编码分子库液相筛选方法的新进展

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