AI+动力学！深势科技首次公布RiDymo平台发现新位点并完成活性验证

铁死研究方兴未艾，小分子抑制剂的开发具有挑战性。

铁死亡是Brent R. Stockwell实验室于2012年发现的一种铁依赖性程序性细胞死亡，是由不受限制的脂质过氧化和随后的质膜破裂引起的，与肿瘤的发生，发展和耐药性密切相关这种不同于凋亡，坏死和自噬的细胞死亡新方式，自提出以来迅速掀起了世界性的研究狂潮

目前已有研究表明，GPX4作为铁死亡的核心调节因子，在非小细胞肺癌，胰腺癌，前列腺癌和黑色素瘤细胞中已失去功能，可引起持续性癌细胞铁死亡，抑制肿瘤的发生，进展，复发，转移和耐药，因此逐渐成为细胞铁死亡研究领域的明星靶点。

美国哈佛—麻省理工学院博德研究所联合创始人斯图亚特·L·施莱伯教授在该领域深耕10年，创立了小金治疗学，，2021年6月9日，公司宣布完成6000万美元的A轮融资，用于加速对铁死亡敏感的耐药肿瘤的药物研发。

虽然GPX4看起来潜力很大，但是它的全蛋白很小，表面很平，没有放药的口袋目前，具有细胞活性的GPX4抑制剂主要与46位的硒代半胱氨酸残基共价结合，这通常导致选择性差和高毒性

仔细观察ML162和GPX4之间的相互作用，如图1A所示，表明由于蛋白质的平坦表面，ML162和GPX4的非共价部分之间几乎没有相互作用，这也可能是ML162分子选择性差的原因。

基于以上，GPX4是否存在隐藏口袋或变构口袋，靶向其他位置是否能影响GPX4的生物学功能，是一个值得探讨的问题。

AI+ kinetics，RiDymo平台发现新站点，完成活性验证。

对于GPX4的开发思路，从一开始，我们就定位于探索和寻找具有更好药性的隐藏口袋神石科技首席医药官张小敏博士表示，神石科技基于AI为科学打造的RiDymo平台，通过动力学模拟发现了蛋白质在体内的构象变化，找到了一个全新的药用口袋基于此开发的非共价分子在酶学和细胞水平上的抑制活性与正共价分子相当，具有更好的药用性能这一实践让我们充分验证了RiDymo平台在药物研发中的价值，未来有望赋能更多难以成为药物靶点的药物发现

在这个项目中，申氏科技药物R&D团队的发展路径如下:

1.蛋白质构象取样:用增强动力学方法模拟GPX4蛋白如图2右栏所示，与传统的分子动力学模拟相比，可以看出，在相同的模拟时间尺度下，强化动力学可以更高效地探索蛋白质的相空间，从而发现蛋白质的其他亚稳态构象和隐藏位点

图2通过增强动力学对GPX4蛋白进行有效取样

2.药物口袋诱导:在实际的药物研发项目中，当蛋白质主链的结构确定后，侧链的构象变化也很重要在以上发现的隐藏位点基础上，神石科技团队进一步利用增强动力学+有机溶剂探针的方法，对口袋进行了更全面的探索和诱导如图3所示，在有机溶剂探针的帮助下，我们惊喜地发现，蛋白质从相对平坦的表面被诱导形成了更深的小分子结合口袋

图3 RiDymo增强动力学结合单探针有机溶剂探针方法，诱导新GPX4口袋的发现。

深度科技发布了极速分子对接引擎Uni—Docking，并在该站点进行了分子的高通量虚拟筛选如图4所示，目前获得的非共价分子DP018和DP029的酶抑制活性已经达到微动水平，与正共价分子ML162的抑制活性相当随后通过表面等离子体共振验证了非共价分子可以直接与GPX4结合，结合强度也达到了微摩擦水平图4C显示了通过DP非共价分子在细胞上观察到的活性氧的变化，表明其导致了细胞的铁死亡

图4 ML162和GPX4酶学实验，SPR实验和ROS实验中筛选分子的结果

让蛋白质动起来——Ridymo增强动力学平台

蛋白质的动力学研究正成为全球药物研发的热点领域通常，合理的药物设计要求靶蛋白具有清晰的结构和明确的作用位点这类靶标通常被称为药现成靶标，约占人类靶标的15%剩下的85%是难造药的靶点，一般体现在蛋白质表面是平面的，没有明确的作用位点，或者蛋白质结构是柔性的，甚至没有稳定的三维结构这类靶点很难用传统方法进行合理的药物设计——而神石科技自主研发的RiDymo增强动力学平台则给出了这一问题的全新解决方案

RiDymo平台是基于强化动力学算法开发的动态平台，重点解决难制药目标与其他动力学算法和平台相比，RiDymo的核心优势在于模拟采样效率的巨大提升同时，通过充分结合神经网络的高维表示能力，可以高效捕捉复杂生物大分子体系中的动态构象变化在计算资源和模拟时间相对可控的情况下，蛋白质真的可以动

图5 RiDymo增强型动态平台

此前作为平台核心能力的RiD算法，已经在Nature副刊发表过，也在Nature副刊发表过！深度科技的RiD方法解决了生物大分子体系的高维空间采样问题本文研究表明，对于一个蛋白质的从头算折叠问题，RiD模拟在1.86 μs时间内得到的自由能曲面比传统分子动力学方法在100 μs内得到的自由能曲面更全面，说明RiD方法的分子模拟效率提高了近100倍

基于RiD方法，RiDymo增强动力学平台可用于解决以下问题:

#8226，对于平面或蛋白质—蛋白质相互作用系统，RiDymo可用于诱导药物囊的形成，并在缺乏明确结合位点的情况下探索新的变构囊。

#8226，针对GPCR，通道蛋白等结构动态变化较大的系统，RiDymo可以分析运动轨迹中残基的相关性，有助于药物靶点作用机制的研究和药物筛选。

#8226，对于体内缺乏稳定结构的无序蛋白质，RiDymo可以探索蛋白质在热力学和动力学中的重要构象，发现药物结构。

#8226，另外，药物最终需要在体内生效，仅仅考虑结合强度这个热力学参数是不够的RiDymo可以有效地计算与药物在体内的强疗效相关的动力学参数，如药物的停留时间，这在过去常常被忽略

总结与展望

RiDymo平台致力于建立药物分子发现中的构效关系，通过将SAR和SPR紧密结合，可以高效地促进高质量临床前候选化合物的发现。

此次披露流水线进度，充分验证了神石科技RiDymo平台在实际药物研发中的巨大潜力，也是AI for Science新范式从算法到工具再到应用的充分体现。

我们相信，伴随着未来对铁死亡机制的研究越来越完善，其通路中相关靶点的药物开发思路将会更加完备伴随着对动力学的深入理解，神石科技将继续攻克更多难以制成药物的靶标，在更多管道中取得更辉煌的成绩

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