Wee1-targeting inhibitors: From virtual screening to lead discovery
ゴール: 社内ライブラリ VS+MD で Wee1 阻害薬リードを獲得し、ortho 双 Cl の SAR を構造的に説明する
1背景と課題
Wee1 は G2/M チェックポイント担当 Ser/Thr キナーゼ。p53 欠損腫瘍で premature mitosis を誘導し化学療法と相乗。
- MK-1775 (adavosertib) Phase III まで進むも未承認、毒性・選択性に課題
- WEE1-IN-4 は selectivity 良いが Caco-2 透過・溶解度不良
- 新スカフォールドの hit-to-lead が必要、社内ライブラリ活用
2手法の概要
VS → SAR → MD/PLIP → ADME の四段階。
- PDB 7N3U 上で Eurofins-Villapharma ライブラリを MetaScreener+Gnina で VS
- halogenation・methylation の analog 16-20 を合成、生化学+細胞 IC50 評価
- 500 ns MD + PLIP で interaction occupancy (≥15%) を比較
- キノームスクリーン S(1) と ADME (QED, CaCo-2, HLM)
3本研究で示したこと
双 ortho-Cl 置換と ASP463 水架橋が potency を駆動する。
- Compound 1 (240 nM) → Compound 20 (33 nM) cell sub-μM
- Compound 18: Wee1 IC50 55 nM、S(1)=0.025 の高選択性
- CYS379 が共通 anchor、ASP463 水架橋持続率と potency が相関
- ALA326 halogen bond 占有 20-45% (17/19/20) が SAR と一致
4主な結果 (図解)
A. SAR ladder
halogen pattern と IC50
ortho 双 Cl で IC50 が一桁向上。
B. MD interaction occupancy
占有率 ≥15% フィルタ
MK-1775 は π-π/水架橋持続、Cmp20 は ASP463 で類似。
C. Cell potency
4 セルライン sub-μM
Compound 20 = 全系列 sub-μM。
D. Kinome selectivity
S(1) = 0.025 の Cmp 18
Compound 18 のキノームヒート可視化。
5テイクホームメッセージ
1. 社内ライブラリ VS (MetaScreener+Gnina) で 240 nM ヒットから 33 nM Cmp20 へ — 完全な hit-to-lead を計算駆動。
2. Wee1 ATP ポケットの ortho 双 Cl が halogen-bond + 疎水充填で potency を駆動。
3. 500 ns MD + PLIP の occupancy 比較で MK-1775 vs Cmp20 の差分を残基単位で可視化、ASP463 水架橋が SAR 説明因子。
4. 社内応用: PLIP fingerprint を lib/docking に、halogen-bond analyzer を lib/md に追加し、MolgenYaml で双 ortho-Cl bonus を実装。