Inhibitor-Screening und -Design

Anfrage

Die Entdeckung und Optimierung von Enzyminhibitoren spielt eine entscheidende Rolle in der therapeutischen Entwicklung, Biotechnologie und industriellen Anwendungen. Bei Creative Enzymes bieten wir einen umfassenden Inhibitor-Screening- und Design-Service an, der darauf ausgerichtet ist, die Wirkstoffforschung zu beschleunigen und die biochemische Forschung voranzutreiben. Basierend auf jahrzehntelanger Expertise in der Enzymologie integriert unsere Plattform computergestützte Modellierung, Hochdurchsatz-Screening und fortschrittliche Strukturanalyse, um präzise und zuverlässige Ergebnisse zu liefern. Mit flexiblen Ansätzen und maßgeschneiderten Lösungen bieten wir unseren Kunden unvergleichliche Unterstützung bei der Identifizierung und Entwicklung potenter Enzyminhibitoren.

Die Rolle des Enzyminhibitor-Screenings und -Designs

Das Screening und Design von Enzyminhibitoren steht im Zentrum der modernen Wirkstoffforschung und chemischen Biologie und konzentriert sich auf Moleküle, die die enzymatische Aktivität selektiv modulieren. Durch die gezielte Ansprache spezifischer Enzyme können Forscher wichtige biochemische Signalwege regulieren, die bei Krankheiten wie Krebs, Infektionen und Stoffwechselstörungen eine Rolle spielen. Dieser Service vereint Prinzipien aus Biochemie, Strukturanalyse und computergestützter Chemie, um Verbindungen zu identifizieren, zu optimieren und zu validieren, die an aktive Zentren oder allosterische Regionen von Enzymen binden. Hochdurchsatz-Screening, fragmentbasierte Ansätze und strukturgeleitetes Design werden häufig eingesetzt, um potente und selektive Enzyminhibitoren zu entdecken und so die Grundlage für die therapeutische Entwicklung zu schaffen.

Diagramm von Enzyminhibitoren und ihren Hemmungsmechanismen

Zentrale Ziele

Zielselektivität: Minimierung von Off-Target-Effekten durch das Design von Inhibitoren, die zwischen ähnlichen aktiven Zentren unterscheiden (z. B. Kinase-Inhibitoren).
Potenz und Wirksamkeit: Optimierung der Bindungsaffinität (z. B. niedrige IC₅₀- oder K_i-Werte) und funktioneller Wirkung.
Arzneimittelähnliche Eigenschaften: Sicherstellung, dass Verbindungen pharmakokinetischen Prinzipien entsprechen (z. B. Lipinski's Rule of Five).
Überwindung von Resistenzen: Entwicklung adaptiver Strategien für mutierbare Ziele (z. B. virale Proteasen, onkogene Kinasen).

Das Screening und Design von Inhibitoren stellt jedoch einzigartige Herausforderungen dar. Im Gegensatz zu routinemäßigen Protein-Assays erfordern diese Prozesse eine fein abgestimmte Versuchsplanung, präzise Kalibrierung und anspruchsvolle Dateninterpretation. Der Erfolg hängt von exaktem enzymologischen Wissen, Zugang zu hochwertigen Referenzenzymen und Substraten sowie der Integration von computergestützten und experimentellen Ansätzen ab.

Methodische Ansätze

Screening-Strategien

Design-Prinzipien

High-Throughput Screening (HTS): Automatisierte Testung großer Substanzbibliotheken (Naturstoffe, synthetische Moleküle).
Fragmentbasiertes Screening: Identifikation von Fragmenten mit niedriger Affinität, die an Substellen des Ziels binden und später zu Leitstrukturen optimiert werden.
Virtuelles Screening: Computergestütztes Docking von Substanzbibliotheken in Zielstrukturen zur Priorisierung experimenteller Tests.

Struktur-basiertes Design: Nutzung von Röntgenkristallstrukturen oder Kryo-EM-Strukturen zur gezielten Modifikation (z. B. HIV-Protease-Inhibitoren).
Pharmakophor-Modellierung: Definition sterischer und elektronischer Merkmale, die für die Zielbindung essenziell sind.
KI-gestütztes Design: Maschinelles Lernen zur Vorhersage von Bindungsaffinität, Toxizität und synthetischer Zugänglichkeit (z. B. generative adversariale Netzwerke).

Bei Creative Enzymes begegnen wir diesen Herausforderungen mit einer nachgewiesenen Erfolgsbilanz und bieten Dienstleistungen, die Innovation, technische Expertise und maßgeschneiderte Projektausführung vereinen.

Unsere Serviceangebote

Unser Inhibitor-Screening- und Design-Service ist eine umfassende Lösung, die die gesamte Entdeckungspipeline abdeckt – von der frühen Identifizierung potenzieller Inhibitoren bis zum rationalen Design neuartiger Moleküle. Unsere Dienstleistungen sind dabei in vier Kategorien unterteilt:

Dienstleistungen	Merkmale	Preis
Virtuelles Screening von Enzyminhibitoren	Computergestützte Ansätze zur schnellen und präzisen Identifizierung vielversprechender Inhibitorkandidaten.	Angebot anfordern
High-Throughput Screening von Inhibitoren	Großflächiges Screening mit modernsten Plattformen zur Bewertung von Bindungsaffinität und Enzymaktivität.	Angebot anfordern
Struktur-basiertes Inhibitordesign	Rationales Design von Inhibitoren, geleitet durch molekulares Docking, Kristallstrukturanalyse und Strukturdaten.	Angebot anfordern
Ligandenbasiertes Inhibitordesign	Predictive Modeling auf Basis bekannter Inhibitoren, mit hoher Erfolgsrate auch bei begrenzten Strukturdaten.	Angebot anfordern

Serviceablauf

Ablauf der Inhibitor-Screening- und Design-Services von Creative Enzymes

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Warum Creative Enzymes wählen

Jahrzehntelange Expertise

Tiefgehendes Wissen in Enzymologie und Inhibitor-Assays, gestützt durch langjährige Erfahrung.

Umfassende Plattform

Integration von computergestützter Modellierung, biochemischen Assays und fortschrittlichen strukturanalytischen Techniken.

Individuelle Lösungen

Maßgeschneiderte Ansätze für jedes Projekt, um kundenspezifische Anforderungen zu erfüllen.

Hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit

Sorgfältige Kalibrierung mit Referenzenzymen und Substraten.

Multidisziplinäre Anwendungen

Dienstleistungen anpassbar für Pharma, Landwirtschaft, Lebensmittelwissenschaft und industrielle Biotechnologie.

Starke Kundenempfehlungen

Nachgewiesene Erfolgsbilanz mit positivem Feedback von akademischen und industriellen Partnern weltweit.

Fallstudien und Anwendungen aus der Praxis

Fall 1: Konsensus-Virtuelles Screening für hepatische OATP-Inhibitoren

In dieser Studie wurden statistische Lernmethoden mit struktur-basiertem Modellieren kombiniert, um neuartige Inhibitoren hepatischer organischer Anionentransporter-Polypeptide (OATP1B1, OATP1B3 und OATP2B1) zu entdecken, die als wichtige Off-Targets bei Arzneimittel–Arzneimittel- und Arzneimittel–Nahrungsmittel-Interaktionen gelten. Eine Konsensus-Virtual-Screening-Strategie, die Proteochemometrie, konforme Vorhersage und XGBoost-Modelle kombiniert, wurde durch molekulares Docking und in vitro Validierung ergänzt. Das Screening des REAL drug-like Sets ergab hohe Trefferquoten (36 % für OATP1B1, 32 % für OATP1B3 und 66 % für OATP2B1). Potente Inhibitoren wurden identifiziert, darunter zwei nanomolare OATP2B1-Inhibitoren, wobei strukturelle Vergleiche Einblicke in Ligandenbindung und Selektivität lieferten.

IC50-Bestimmung von sechs Verbindungen, getestet in mehreren Konzentrationen Abbildung 1. Diagramme mit vollständigen Dosis-Wirkungs-Kurven für die sechs ausgewählten Inhibitoren. (Tuerkova et al., 2022)

Fall 2: Ligandenbasiertes Design neuartiger SmTGR-Inhibitoren gegen Schistosomiasis

Schistosomiasis, eine vernachlässigte Tropenkrankheit mit erheblichen gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen, steht vor wachsenden Herausforderungen durch Arzneimittelresistenz und begrenzte Behandlungsmöglichkeiten. Um dem zu begegnen, wurde in einer umfassenden computergestützten Studie die Wirkung von 39 Inhibitoren der Schistosoma mansoni Thioredoxin-Glutathion-Reduktase (SmTGR) mittels QSAR-Modellierung, molekularem Docking, Dynamiksimulationen und pharmakokinetischen Vorhersagen bewertet. Das QSAR-Modell zeigte eine hohe Zuverlässigkeit (R² = 0,798, Q²cv = 0,681), und Verbindung 40 erwies sich als vielversprechende Leitstruktur. Darauf aufbauend wurden 12 neuartige Derivate (40a–40l) entworfen, von denen zwei Moleküle eine überlegene Stabilität, Bindungsaffinität und günstige Arzneimitteleigenschaften zeigten – ein Hinweis auf ihr Potenzial als innovative Anti-Schistosomiasis-Wirkstoffe.

Entdeckung von Schistosomiasis-Inhibitoren mittels ligandenbasiertem Design, Docking, Dynamik und pharmakokinetischen Vorhersagen Abbildung 2. Aktivitätsdiagramm der vorhergesagten gegen experimentelle Werte für die SmTGR-Hemmung. (Ja'afaru et al., 2024)

FAQs zu unseren Enzyminhibitor-Screening- und Design-Services

F: Mit welchen Enzymtypen können Sie arbeiten?

A: Wir arbeiten mit einer breiten Palette von Enzymen, darunter Kinasen, Proteasen, Hydrolasen, Oxidoreduktasen und mehr. Jedes Projekt wird auf das jeweilige Enzymziel zugeschnitten.
F: Wie stellen Sie die Genauigkeit des Inhibitor-Screenings sicher?

A: Die Genauigkeit wird durch sorgfältige Kalibrierung mit hochwertigen Referenzenzymen und Substraten sowie mehrstufige Validierungsstrategien gewährleistet.
F: Wie lange dauert ein typisches Projekt?

A: Die Zeitrahmen variieren je nach Komplexität, aber die meisten Screening- und Designprojekte werden innerhalb von 4–12 Wochen abgeschlossen.
F: Wie passen Sie das Inhibitor-Screening an unterschiedliche Projektanforderungen an?

A: Jedes Projekt beginnt mit einer ausführlichen Beratung, um das Zielenzym, die Forschungsziele und die technischen Anforderungen zu verstehen. Darauf aufbauend entwickeln wir einen maßgeschneiderten Workflow – sei es computergestützte Modellierung, Hochdurchsatz-Screening oder struktur-basierte Ansätze – um optimale Ergebnisse zu erzielen.
F: Können Sie auch groß angelegte Screening-Projekte durchführen?

A: Ja. Unsere High-Throughput-Screening-Plattform ist speziell darauf ausgelegt, große Kandidatenbibliotheken effizient und präzise zu bearbeiten. Diese Fähigkeit beschleunigt die Entdeckung und liefert statistisch belastbare Daten.
F: Erhalten wir Berichte, die für regulatorische oder Publikationszwecke geeignet sind?

A: Ja. Wir liefern detaillierte Berichte mit Methoden, Roh- und Analysedaten, Interpretationen und Empfehlungen. Die Berichte sind für wissenschaftliche Publikationen formatiert und können auch regulatorische Einreichungen unterstützen.
F: Bieten Sie nach Projektabschluss weitere Unterstützung an?

A: Ja, wir bieten fortlaufende Beratung zur Unterstützung bei Dateninterpretation, Optimierung und Integration in nachfolgende Forschungs- oder Entwicklungsphasen.
F: Können Ihre Inhibitordesign-Services meine Wirkstoffforschung beschleunigen?

A: Absolut. Durch die Kombination von virtuellem Screening zur schnellen Kandidatenermittlung, Hochdurchsatz-Assays zur Validierung und rationalem struktur- oder ligandenbasiertem Design verkürzen unsere Services die Entdeckungszeiten erheblich und verbessern die Kandidatenqualität.
F: Können diese Services auch in nicht-pharmazeutischen Branchen eingesetzt werden?

A: Absolut. Unsere Inhibitor-Services unterstützen verschiedene Branchen, darunter Lebensmitteltechnologie, Landwirtschaft und chemische Verfahrenstechnik.

Referenzen:

Ja'afaru SC, Uzairu A, Bayil I, et al. Unveiling potent inhibitors for schistosomiasis through ligand-based drug design, molecular docking, molecular dynamics simulations and pharmacokinetics predictions. Njogu PM, ed. PLoS ONE. 2024;19(6):e0302390. doi:10.1371/journal.pone.0302390
Tuerkova A, Bongers BJ, Norinder U, et al. Identifying novel inhibitors for hepatic organic anion transporting polypeptides by machine learning-based virtual screening. J Chem Inf Model. 2022;62(24):6323-6335. doi:10.1021/acs.jcim.1c01460

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Projektbeschreibung:

Nur für Forschungs- und Industriezwecke. Nicht für den persönlichen Gebrauch bestimmt. Bestimmte Produkte in Lebensmittelqualität eignen sich für die Formulierungsentwicklung in Lebensmitteln und verwandten Anwendungen.

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