가상 스크리닝

가상 스크리닝(VS)은 컴퓨터 지원 약물 설계(CADD)에서 핵심적인 역할을 합니다. CADD는 계산적 방법을 통해 방대한 화합물 라이브러리에서 특정 단백질 포켓과 상호 작용하는 잠재적인 약물 분자를 찾는 것을 목표로 합니다.이러한 접근 방식이 약물 스크리닝에 효과적인 이유는 첨단 컴퓨팅 성능의 향상과 대규모 생물 분자 데이터 세트의 가용성으로 인해 약물 발견 프로세스가 가속화되었기 때문입니다.

가상 스크리닝은 소분자 데이터베이스를 기반으로 활성 화합물을 스크리닝하는 것입니다.소분자 화합물과 약물 표적 간의 분자 도킹 작업을 활용함으로써, 가상 스크리닝은 수천만 개 분자에서 약물화가 가능한 활성 화합물을 신속하게 선택하여 실험적 스크리닝 화합물의 수를 크게 줄이고, 연구 주기를 단축하며, 약물 개발 비용을 절감할 수 있습니다. 가상 스크리닝의 양성률은 5%-30%로 보고됩니다. 가상 스크리닝이 약물 설계를 지원하는 데 성공적으로 활용되는 사례는 해마다 늘어나고 있습니다. 가상 스크리닝은 현재 가장 유망한 약물 개발 도구가 되었습니다.

가상 스크리닝 프로세스

가상 스크리닝 방법은 크게 수용체 생체거대분자의 구조를 기반으로 하는 구조 기반 가상 스크리닝(SBVS)과 소분자 리간드를 기반으로 하는 리간드 기반 가상 스크리닝(LBVS)의 두 가지 유형으로 나뉜다.

• SBVS 수용체 기반 가상 스크리닝：수용체 기반 가상 스크리닝은 분자 도킹 기반 가상 스크리닝이라고도 합니다. 이는 실험적으로 결정되거나 동종적으로 모델링된 수용체 생물학적 거대 분자의 3차원 구조를 기반으로 합니다. 분자 도킹 방법을 통해 소분자와 수용체의 결합 형태를 결정하고, 결합 에너지와 관련된 친화도 점수 함수에 따라 단백질과 소분자 화합물의 결합 능력을 평가합니다. 마지막으로, 더 합리적인 결합 모드와 더 높은 예측 점수를 갖는 화합물이 다수의 화합물 분자에서 선택되어 이후의 생물학적 활성 테스트를 실시합니다.
• LBVS 리간드 기반 가상 스크리닝：리간드 기반 가상 스크리닝은 약리구조 모델 기반 가상 스크리닝이라고도 하며, 기존 약물의 구조, 물리화학적 특성 및 활성 관계를 분석하여 정량적 구조-활성 관계 또는 약리구조 모델을 확립하여 신규 화합물의 활성을 예측하는 방법입니다.

과거 의약화학자들은 주로 약물 분자와 표적의 결합 친화도와 정확한 결합 위치에 초점을 맞췄습니다. 그러나 화합물 라이브러리의 크기가 계속 증가함에 따라 이러한 기존 방법의 계산 비용과 스크리닝 효율성이 제한 요소가 되었습니다. 그러나 가상 스크리닝은 계산적 방법을 사용하여 대규모 화합물 라이브러리를 빠르게 검색하여 약물 발견의 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 실험실 검사와 비교하면 비용이 적게 들고, 더 짧은 시간 안에 약물 후보물질을 찾을 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 전문가들은 점차 가상 스크리닝을 정보 검색 작업으로 정의해 왔습니다.즉, 유사성 매칭은 주어진 단백질 포켓과 분자의 관련성 정도를 결정하는 데 사용됩니다. 즉, 화합물 라이브러리에서 표적 포켓과 가장 유사하고 결합 가능성이 있는 분자를 걸러내는 것입니다.결합 친화도를 예측하거나 결합 자세를 결정하는 기존 방법과 비교했을 때, 이 방법은 잠재적인 결합 분자의 유사성에 더 초점을 맞춰 스크리닝의 정확도와 효율성을 개선합니다.

참고문헌

【1】https://www.medchemexpress.cn/virtual-screening.html