藥物早期篩選發現一直是創新藥研發的推進器，從早期的植物、微生物中分離提取篩選化合物到後來高通量篩選技術、藥物設計概念的興起不斷拓寬藥物的篩選通道，而新藥研發一直是功能強大過濾器，前期龐大的化合物庫作用顯而易見。
1992年，諾貝爾生理與醫學獎獲得者Sydney Brenner和時任美國Scripps研究所所長Richard Lerner提出DNA編碼化合物庫(DNA-Encoded Library, DEL)技術，為藥物早期篩選發現和化合物庫的建立帶來了一個新的方向。在此技術的感召下，原阿斯利康全球化合物科學主任、計算科學總監、英國皇家化學學會會士李進博士回國創辦了成都先導，圍繞著自主研發的DEL技術平臺，經過多年的發展，建立了各類型的DEL超過900個，DEL化合物庫分子數量超過4000億，分子數量和子庫數量處於都處於全球領先地位。
2020年3月17日，上交所同意先導藥物開發股份有限公司（以下簡稱“成都先導”）科創板首次公開發行股票註冊，即將正式登陸科創板。成都先導的上市為國內DEL技術和創新藥研發注入了新的動力。
1 DNA編碼化合物庫技術介紹
DEL技術結合了組合化學、生物學技術、測序技術、分析技術等多個技術優勢，利用組合庫技術和“split-pool”的方法，可以在短時間內建立大容量的化合物庫。並在每個化合物上面連接有特異性的DNA標籤作為這個化合物結構的身份識別標籤，經過生物靶點的親和力或者功能篩選，具有特定活性的化合物被篩選出來，隨後通過PCR擴增其連接的DNA信息最終通過DNA測序來解碼獲知化合物的信息。
傳統苗頭化合物的發現多采用高通量篩選的方法，化合物和靶點蛋白進行一對一的活性篩選。因此，藥物研發具有耗時長、工作量大、成本高的特點。DEL技術將活性靶點蛋白和整個化合物庫（百萬級至億級）同時進行篩選，大大提高了篩選效率，節省了藥物研發的成本和時間。
DNA編碼化合物庫的主要技術路線包括以下幾個部分：（1）DNA編碼庫的合成（Fig 1）；（2）針對目標活性靶點的親和選擇（Fig 2）；（3）DNA測序及數據翻譯（Fig 2）；（4）off-DNA小分子複合合成和活性評價（Fig 2）。
Fig 1 DNA編碼化合物庫的合成（Goodnow RA, et al; 2017）
Fig 2 DNA編碼化合物庫的篩選（Neri D, Lerner RA；2018）
（1）基於組合化學“Split&Pool”的方法，選擇結構多樣、新穎的小分子化合物（Building Block, BB）作為建庫的骨架，進行三輪到四輪的化學反應單元（ABB1-BBx/BBB1-BBx/CBB1-BBx/…..）的連接，合成的化合物數量急劇增加，從而建造百萬級乃至億級的巨型化合物庫，保證化合物的數量和多樣性。
（2）在“Split&Pool”的過程中，當每一個化學反應單元（ABB1-BBx/BBB1-BBx/CBB1-BBx/…..）增加時，每一個化合物都由一段已知序列的DNA片段通過T4鏈接酶進行分子水平標記。
（3）將活性蛋白固定到磁珠上並和DNA-編碼化合物庫進行孵育，將親和力弱的和不結合的化合物用緩衝溶液洗去，從而篩選出親和力強的化合物；由於篩選得到的高親和力化合物與DNA編碼信息一一對應，可以通過高通量測序技術得到DNA編碼信息，並推算出高親和力化合物的結構信息
（4）通過傳統的化學合成方法，進行不帶DNA標籤的高親和力化合物的合成（off-DNA），並在活性靶點上進行活性驗證，通過結構優化得到苗頭化合物，進而得到活性候選藥物。
2 DEL技術的應用之路
DEL自從1992年被提出，經過了30年的發展，國內外多家科研機構、大型藥企和Biotech公司投身於DEL的研發、商業化以及藥物發現。2007年，GSK收購了全球第一家DEL技術服務公司Praecis，成為DEL技術應用最為成熟，規模最大的企業，據推測GSK的分子結合梳理達到了萬億級別。2019年，另一個製藥巨頭安進以1.67億美金收購丹麥的DEL公司Nuevolution，擁有了其40萬億的化合物庫，分子類型較少，主要為大環類化合物。而全球TOP20藥企中的絕大部分的企業均有通過與CRO公司合作的方式把DEL技術技術應用到新藥研發的工作中。通過整理公開信息，已知應用DEL技術的大型跨國藥企包括：GSK、強生、阿斯利康、輝瑞、默沙東、百時美施貴寶、安進、羅氏、拜耳、賽諾菲、楊森、勃林格殷格翰、吉利德、艾伯維、武田製藥、安斯泰來、大冢等。
國內外DEL的CRO公司有X-Chem 、成都先導、Vipergen、DICE、Philochem、藥明康德、康龍化成等。國內佈局最早的企業為2012年創建的成都先導，擁有數百個化合物庫，涵蓋 4000 億個化合物分子，化合物類型多樣性高，擁有大環化合物庫、天然產物庫、靶點相關化合物庫、肽類似物庫以及其他類型庫；公司圍繞著DEL技術平臺，原Praecis核心成員、DEL工業化技術的主要發明人、GSK新藥分子發現部門負責人Barry Morgan擔任成都先導的首席科學家，同時GSK新藥研發幾位大牛如David Israel先後加入，為成都先導藥物研發注入強大的力量；成都先導目前在研新藥項目20餘項，涵蓋了腫瘤、心血管、炎症、代謝類等疾病領域具有挑戰性的靶點，目前治療多發性骨髓瘤HDAC I/IIb亞型選擇性抑制劑以及治療NTRK或ROS1基因融合的實體瘤的二代NTRK/ROS1雙靶點抑制劑進入臨床I試驗。2018 年國內領先的醫藥外包服務公司藥明康德和康龍化成相繼推出了 DEL篩選平臺，藥明康德聘請了哈佛大學教授、模板法合成大環化合物技術的發明人David R. Liu擔任科學顧問，而康龍化成邀請了Robert Goodnow擔任創新化學副總裁，兩大國內CRO巨頭進入藥物發現上游技術，實現藥物研發全產業鏈的覆蓋完整度以便為下游服務提供支持。雖然康龍化成和藥明康德殺入DEL領域，目前國內DEL領域成都先導仍然處於第一的位置。
表1 DEL領域主要企業情況
目前已經有多家國內外的藥物研發企業及科研機構正在利用DEL技術進行藥物的研發工作（Fig 3），並且發現一些重要靶點的苗頭化合物，該技術發現的藥物有些已經進入臨床研究。GSK是該領域的霸主，通過了DEL篩選到了RIP1激酶抑制劑—苯並惡嗪酮類先導化合物（GSK481），體外實驗證明GSK481對RIP1具有完全的單激酶選擇性，通過優化GSK481得到臨床候選化合（GSK2982772），GSK2982772能有效地結合RIP1，具有很強的激酶特異性，在阻斷許多TNF依賴性細胞反應方面具有很好的活性，GSK2982772於2015年進入臨床I期，三種適應症（銀屑病、潰瘍性結腸炎和類風溼性關節炎）的進入II期臨床試驗。另外，優化GSK481得到臨床候選化合物（GSK3145095），在胰腺癌組織培養中，能促進腫瘤抑制性T細胞表型的形成，GSK3145095進入胰腺癌臨床II試驗。然而根據GSK19年第三季報告顯示，GSK2982772已終止II期臨床研究，具體細節和原因並沒有對外公佈，只是簡單表示該藥物將“移回研究階段”；GSK3145095也同樣終止了胰腺癌臨床II期的實驗。上述兩個藥物的臨床試驗終止對於DEL在藥物發現蒙上一定陰影。
Fig 3 DNA編碼化合物庫技術所得到的hit藥物（Johannes Ottl; Lukas Leder; Jonas V. Schaefer; Christoph
3 DEL技術的發展之路
由於採用相同的骨架結構片段進行DNA編碼化合物庫的構建，因此採用DEL技術構建起來的小分子庫雖然數目龐大但缺乏骨架結構多樣性。目前，DNA兼容反應的開發可以擴寬DNA編碼化合物的構庫反應類型，增加DEL庫的結構多樣性和數量。因此，DNA兼容反應的開發對DEL技術的發展具有重要意義。
同時，由於DNA編碼化合物庫中每個底物的反應收率差別很大，造成化合物庫中每個編碼分子的含量略有不同，因此對DEL庫的篩選方法的改進可以避免假陽性結果的產生，具有重要的意義。DEL技術在純化蛋白模型上的篩選相對比較成熟，但在細胞水平的藥物篩選上比較侷限，細胞水平篩選往往需要基因工程的幫助，目前正在探索之中。當然，隨著分子生物學的發展，越來越多的細胞通路和分子靶點會被發現和證明，DEL技術在分子水平的篩選將大有可為，也將大大提高後續細胞篩選的成功性。
4 總結
小分子創新藥研發中化合物庫對於藥物篩選發現起到關鍵作用，DEL技術可以快速、成本低地建立起數目龐大化合物庫，然而由於一般採用相同的骨架結構片段、DNA片段存在使得合成方法受限等因素，使得化合物庫的結構類型和多樣性存在問題，影響藥物篩選發現。另外，DEL技術已經有二十多年的應用時間，但是尚未一個藥物獲批上市，這使得DEL技術後續發展存在一定變數。由衷希望看到成都先導的上市能夠為DEL技術的發展帶來正在突破。
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