目前，神经退行性疾病的药物研发主要集中于Tau蛋白、β-淀粉样蛋白、α-突触核心蛋白等靶点，但全球多家制药巨头的相关治疗管线相继宣告失败。因此，这一临床需求未满足的领域亟需新的靶点和药物设计思路。

双亮氨酸拉链激酶（DLK）（也称MAP3K12）在神经元细胞中发挥关键作用。遗传缺失或药物抑制DLK会减轻阿尔茨海默病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）模型中的突触丢失、神经细胞退化和功能下降，因此DLK成为治疗神经退行性疾病的热门治疗靶点。

借助 Schrödinger (薛定谔）的自由能微扰（FEP+）技术（基于分子动力学模拟来计算蛋白质-配体结合自由能，其精度可与实验方法相媲美），研究人员对化合物与人源DLK（hDLK）的结合亲和力进行了预测。

一系列计算模拟工具的应用解决了中枢神经系统穿透、hERG抑制、CYP3A4时间依赖性抑制（TDI）、细胞毒性和选择性等挑战。最终开发出一种强效的高选择性且能穿透血脑屏障的DLK抑制剂——KAI-11101（化合物59）。

图注：将基于物理学的方法融入药物研发

在苗头化合物发现（Hit-Finding）阶段，首先关注的是已知的3-三氟甲基-2-氨基吡啶（motif），这是一种配体效率高、结构简约的铰链结合片段。以其为起点，结合已有的DLK共晶结构，通过FEP+技术对单环和双环母核及R基团依次进行建模、枚举与评分（流程如下图）。

图注：FEP+驱动的苗头化合物识别步骤

在每个可用位点对母核进行枚举后，共生成约2400个新结构方案。随后通过对接筛选剔除可能与蛋白质发生空间冲突的配体，进一步缩小范围。为高效分析这一庞大的化合物库，研究团队采用短模拟时长的单边自由能微扰（single-edge FEP）技术，在对预测结果进行排序及人工筛选后，选取了47个结构方案，采用全周期闭合自由能微扰（full-cycle closure FEP）技术开展深入评估（如下图）。

图注：大规模FEP+识别配体效率高的新母核

在整个迭代设计流程中，每一步均会合成并测试少量代表性分子，既为后续建模周期提供相关FEP+参考数据，也同步验证模型性能。以上步骤筛选出23个结构多样、具备合成可行性的未取代母核。

经过化学合成与实验室测试分析，结果显示其中许多化合物不仅效价优异（半数抑制浓度IC50为63~420nM）、配体效率高（LE值0.45~0.53）、分子量低（<300），且中枢神经系统多参数优化评分（CNS pMPO）达0.6~0.9，表明其具有较高的血脑屏障穿透概率。合成实验的结果凸显了计算机预测结果与实验检测值的关联性，说明FEP+指导的迭代优化能够可靠地开发优质的片段。

研究团队进一步采用小型R基团库对母核进行修饰，通过计算模拟评估了每个母核体系上所有可用的修饰位点。共枚举生成约1000个新结构方案，并通过FEP+对其中686个方案进行了评估。

下图展示了经修饰后母核的FEP+预测结合亲和力分布情况。依据预测的效价、合成可行性以及母核在多个不同方向上开展多样化构效关系（SAR）研究的适配性优选出3个母核。

图注：FEP+快速母核修饰，R基团枚举快速锁定有助于提升效价的载体

至此，极具潜力的苗头化合物已经被模拟出来，下一步就是进行先导化合物优化（Lead Optimization）了。而在这个阶段，多维度平衡与效率瓶颈是主要的挑战。需同步考虑生物活性、理化性质及安全性等多个参数，各指标常相互制约。

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