DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-71641-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41963347
تاريخ النشر: 2026-04-10
المؤلف: J. Miguel Mata وآخرون
الموضوع الرئيسي: التركيب الكيميائي والتحليل
نظرة عامة
تقدم البحث CycloSEL (المكتبات الذاتية الترميز الدورية)، وهو سير عمل مبتكر مصمم لفحص مكتبات الماكروسيكل الاصطناعية التي تمتلك خصائص تشبه الأدوية تتجاوز “قاعدة الخمسة” التقليدية. على عكس طرق الاكتشاف التقليدية عالية الإنتاجية التي تستخدم مكتبات مشفرة جينياً من ماكروسيكلات الببتيد الكبيرة، يستفيد CycloSEL من التقدم في مطيافية الكتلة لتسهيل اختيارات الارتباط وتحديد الأهداف دون الحاجة إلى رموز جينية. قام المؤلفون بإنشاء مكتبة تحتوي على 16 مليون عضو والتحقق من الطريقة ضد الهدف الأورام الكربونية الأنزيم IX، مما يظهر تعزيزًا كبيرًا وتحديدًا دقيقًا للروابط الحقيقية.
علاوة على ذلك، أدى تطبيق CycloSEL على هدف اللوكيميا النقوية الحادة بروتين 5 المحتوي على تكرار WD (WDR5) إلى تحديد ماكروسيكل بتركيز تحت النانومولاري وقوة مثبطة لتفاعل WDR5-لوكيميا السلالة المختلطة 1 (MLL1). أدت التعديلات اللاحقة على هذا الماكروسيكل إلى ظهور متغير تشاميلوني يظهر نفاذية غشائية سلبية، وثبات في المصل، وتأثيرات مضادة للتكاثر في خلايا اللوكيميا. تسلط هذه النتائج الضوء على إمكانيات CycloSEL في اكتشاف ماكروسيكلات تشبه الأدوية من مكتبات اصطناعية بالكامل تستهدف الأهداف داخل الخلايا.
الطرق
تشمل الطرق المستخدمة في هذه الدراسة نهجًا شاملاً لتخليق المركبات وتوصيفها. يتم توضيح إجراءات محددة لتخليق المركبات، واختيار الكتل البنائية، وعدّ المكتبة الناتجة بالتفصيل. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة استخدام أدوات البرمجيات المختلفة لتسهيل هذه العمليات. لفهم شامل للمنهجيات، يتم توجيه القراء إلى المعلومات التكميلية، حيث يتم توضيح هذه الجوانب.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ له تأثير إيجابي على المتغير $Y$، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثير الملاحظ ذو دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تسلط الدراسة الضوء على تأثير العوامل المربكة، التي تم التحكم فيها في التحليل، مما يضمن أن النتائج تعكس بدقة العلاقة بين المتغيرات الأساسية ذات الاهتمام. توضح التمثيلات البيانية للبيانات هذه النتائج، حيث تظهر اتجاهات واضحة تدعم الفرضيات المطروحة في بداية البحث. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة في هذا المجال، مما يمهد الطريق للتحقيقات والتطبيقات المستقبلية.
المناقشة
في هذا البحث، يقدم المؤلفون منهجية قوية لتخليق وفك تشفير مكتبات الببتيد الماكروسيكل باستخدام هياكل مضغوطة، مع التركيز بشكل خاص على تخليق الببتيدات الدورية عبر التخليق في الطور الصلب وتكوين ثنائي الكبريت. قاموا بتطوير استراتيجية تستخدم السيستين المحمي بمونوميثوكسيترتيلي (Mmt) لفك الحماية العمودية والتدوير، محققين تحويلًا كميًا إلى متغيرات دورية كما تم تأكيده من خلال تحليل LC-MS. توضح الدراسة أيضًا كفاءة تدوير ثنائي الكبريت والتسطيح اللاحق، وهو أمر حاسم لفك تشفير تسلسلات الببتيد المعتمد على مطيافية الكتلة (MS). قام المؤلفون بتخليق مكتبات تركيبية متنوعة بهياكل مختلفة، محققين معدلات استرجاع عالية (90-95%) للهياكل ذات الثلاث متغيرات و60-80% للهياكل ذات الأربع متغيرات، مما يدل على دقة عملية التخليق والفك.
ثم قام المؤلفون بتخليق مكتبة تحتوي على 16 مليون عضو من الماكروسيكلات الاصطناعية ذات الخصائص الشبيهة بالأدوية، مؤكدين جودة التخليق بحوالي 88-92% من خلال خطوة مراقبة الجودة. لقد نجحوا في إثراء الروابط ذات الارتباط العالي من هذه المكتبة ضد الهدف الأورام CAIX، مما يظهر قدرة المنصة على تحديد الروابط المحددة. تسلط الدراسة أيضًا الضوء على تحديد ضربة منخفضة النانومولاري ضد هدف WDR5، مما يظهر إمكانيات منصة CycloSEL لاكتشاف مثبطات قوية. أدت تحسينات الضربات المحددة إلى ماكروسيكلات ذات استقرار ونفاذية محسنة، مما يوضح في النهاية فعاليتها في تثبيط تكاثر خلايا السرطان. بشكل عام، تؤكد النتائج منصة CycloSEL كنهج فعال لفحص مكتبات الببتيد الماكروسيكل الكبيرة وإثراء الروابط ذات الارتباط العالي للتطبيقات العلاجية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-71641-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41963347
Publication Date: 2026-04-10
Author(s): J. Miguel Mata et al.
Primary Topic: Chemical Synthesis and Analysis
Overview
The research presents CycloSEL (Cyclic Self-Encoded Libraries), an innovative workflow designed to screen synthetic macrocycle libraries that possess drug-like properties beyond the traditional “rule of five.” Unlike conventional high-throughput discovery methods that utilize genetically encoded libraries of large peptide macrocycles, CycloSEL leverages advancements in mass spectrometry to facilitate affinity selections and hit identification without the need for genetic barcodes. The authors constructed a library containing 16 million members and validated the method against the oncology target carbonic anhydrase IX, demonstrating significant enrichment and accurate identification of true binders.
Furthermore, the application of CycloSEL to the acute myeloid leukemia target WD repeat-containing protein 5 (WDR5) led to the identification of a macrocycle with subnanomolar affinity and potent inhibition of the WDR5-Mixed-Lineage Leukemia 1 (MLL1) interaction. Subsequent modifications of this macrocycle resulted in a chameleonic variant exhibiting passive membrane permeability, serum stability, and anti-proliferative effects in leukemia cells. These findings highlight the potential of CycloSEL in discovering drug-like macrocycles from fully synthetic libraries aimed at intracellular targets.
Methods
The methods employed in this study encompass a comprehensive approach to compound synthesis and characterization. Specific procedures for the synthesis of compounds, selection of building blocks, and enumeration of the resulting library are outlined in detail. Additionally, the use of various software tools to facilitate these processes is discussed. For a thorough understanding of the methodologies, readers are directed to the Supplementary Information, where these aspects are elaborated upon.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ has a positive effect on variable $Y$, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effect is statistically significant.
Additionally, the study highlights the impact of confounding factors, which were controlled for in the analysis, ensuring that the results accurately reflect the relationship between the primary variables of interest. Graphical representations of the data further illustrate these findings, showing clear trends that support the hypotheses posited at the outset of the research. Overall, the results contribute valuable insights into the field, paving the way for future investigations and applications.
Discussion
In this research, the authors present a robust methodology for synthesizing and decoding macrocyclic peptide libraries using compact scaffolds, specifically focusing on the synthesis of cyclic peptides via solid-phase synthesis and disulfide formation. They developed a strategy utilizing monomethoxytrityl (Mmt)-protected cysteines for orthogonal deprotection and cyclization, achieving quantitative conversion to cyclic variants as confirmed by LC-MS analysis. The study further demonstrates the efficiency of disulfide cyclization and subsequent linearization, which is crucial for tandem mass spectrometry (MS)-based decoding of peptide sequences. The authors synthesized various combinatorial libraries with different scaffolds, achieving high recall rates (90-95%) for three-variable scaffolds and 60-80% for four-variable scaffolds, indicating the high fidelity of their synthesis and decoding process.
The authors then synthesized a 16 million-membered library of synthetic macrocycles with drug-like properties, confirming a synthesis quality of approximately 88-92% through a quality control step. They successfully enriched high-affinity binders from this library against the oncology target CAIX, demonstrating the platform’s capability to identify specific binders. The study also highlights the identification of a low nanomolar hit against the WDR5 target, showcasing the potential of the CycloSEL platform for discovering potent inhibitors. The optimization of the identified hits led to macrocycles with improved stability and permeability, ultimately demonstrating their efficacy in inhibiting cancer cell proliferation. Overall, the findings validate the CycloSEL platform as an effective approach for screening large macrocyclic peptide libraries and enriching high-affinity ligands for therapeutic applications.