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StarDrop教程 苗头化合物至先导化合物

StarDrop 使用技巧之先导化合物选择

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此项Case探索了在hit-to-lead项目中遇到的典型挑战。此Case的目的 是基于已有的初期活性筛选结果,鉴定出一个或多个高质量的化 合物,以便进行后期的体外和体内实验研究的推进。理想情况下, 用于后期项目推进的化合物不仅需要良好的活性,也需要有合适的ADME性质,才能 产生高质量的一系列先导物。

在此项练习中,我们会利用StarDrop的的一系列模块来探索已有的数据,从而挑选并设 计出有良好平衡性质的化合物。教程中使用到的每个StarDrop模块均提供步骤指导,以 及软件界面图和可能生成的计算结果。如果你对教程有任何问题和疑惑,请随时联系 support-cadd@cloudscientific.com。

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•在StarDrop中,选择Menu→File→Open,打开Neurokinin2.sdproj。

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你会看到一个数据表格和直方图。数据表格中包含了191个化合物结构及测定的 Neurokinin2受体亲和力数值(表头是NK2 pKi)。

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通过创建包含直方图和化学空间分布图的dashboard,我们可以分析此数据库中化合物 基于化学多样性的活性分布。

•在底部的Visualisation区域,点击 Detachimage.png 将直方图复制到新的dashboard 上。

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•点击底部的Chart按钮,从菜单中选择 Chemical Space 化学空间图。

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•点击 Visualisation 区域底部的 Create 按钮,打开 Create Chemical Space 对话框,在此对 话框里,我们可以定义一个新 的化学空间图。

•在Name区域将化学空间命名为 Neurokinin2 Space。

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根据化学结构或化合物性质数据, 我们能够构建不同类型的化学空间 图,但在此教程中,我们会使用默 认设置来构建化学空间图:Chemical Structure,Visual Clustering方法和 2D。详细设 置如上图所示。

•点击 OK 按钮,软件会构建化学空间图,并且在Visualisation区域展示出来。

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化学空间图的每个点均对应数据集中的某一个化合物。将鼠标停留在某个点上,会展 示此化合物的结构。选择数据集中的一列化合物会选中化学空间图所对应的点,反之 亦然。想要查看化学空间图中的pKi值分布,我们需要改变空间图的格式。

•点击Visualisation区域右下角的Format按钮image.png 出现Format Plot Area对话框。

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•使用下拉菜单,以NK2 pKi值进行Colour by着色。

pKi值最高的化合物会被标记成黄色,最低 的则被标记成红色。你可以通过点击颜色 条来改变颜色。注意,当你改变格式选项 时,图表也会实时更新为修改后的格式。

•点击Close按钮关闭格式对话框。

image.png将修改后的化 学空间图加入dashboard之中。

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你可以改变Dashboard窗口的大小,也可以拖动图表和空白部分来重新组织Dashboard。 点击图表右下角的小箭头会出现所有的控制按钮,你可以利用控制按钮改变图表的格式。

从图中可以发现,pKi值最高(黄色)的化合物大部分来源于化学空间中的的某一处。

•为了证实这点,点击右侧直方图中pKi值最高的数据柱。

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化学空间中活性最高的化合物会被高亮,数据集的数据也如此。此部分化学空间可能是选择化合物的最佳区域,但我们还应该考虑其他高质量先导化合物应具备的性质。

(你可以将dashboard窗口最小化)。我们没有其他的测量数据,但可以为化合物预测 一些ADME性质和理化性质。

•点击切换至Models选项卡。

•选择所有的StarDrop模型,直接点击StarDrop选项框。

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•点击Models区域底部的image.png 按钮。进度条显示预测正在进行中。14.png

当预测过程完成时,每个计算出的性质都会被添加到数据集的新一列中。因为数据集 的大小和数据的复杂性,想要从中选择最具平衡性质的化合物很具挑战。因此,我们 将利用StarDrop中的方法进行多参数优化(又叫Probabilistic Scoring)来更方便地评估此 项信息。

•点击切换到Scoring选项卡。

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打分文件定义了一系列项目中重要性质的评分标准。StarDrop中提供了一些打分文件示 例供用户参考。在此工程文件中,我们也内置了一个适合Neurokinin2项目的打分文件 NK2 Project,用于此项目打分。

一个打分文件包含了一系列理化性质及评分标准,并描述了理想数值和相对重要性。 在这个打份文件中,我们期望找到的化合物需要具有良好的Neurokinin2亲和力,并适 合作用于外周靶标。

image.png按钮来运行打分。

数据集中增加了一列数据,包含每个化合物的打分,同时考虑打分文件中每个性质的 评判标准和相对重要性,以及实验数据和预测数据的偏差。打分值介于0到1之间,代 表化合物满足所有打分文件中性质要求的可能性。

•为了寻找打分最高的化合 物,右键点击打分列表 头,并从Sort菜单中选择 Descending,将数据集从 高到低降序排列。

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每个表格中均有一个直方图,给出化合物各项性质对打分影响的概况。向下滚动数据 集,打分随之变低,直方图中较短的数据柱表示某些性质没有达到项目打分文件的要 求,并同时考虑数据的置信度和每个性质的重要性。

点击左下角Chat,选择蛇形图Snake,根据Scoring Profile 进行排序打分:

•蛇形图展示了从高到低降序排列的化合物(X轴) 的打分值(Y轴)。每个打分由   于数据导致的不确定性,在每个打分点之上以error bar展示。

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蛇形图中的前30个化合物无法和打分最高的化合物明确地区分(打分最高化合物的 error bar和大概前30个化合物的error bar重合)。

通过此方式,我们在除了考虑活性以外,还综合考虑了其各类成药性,从而选择出了活性好并且成药性优良的先导化合物。