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为解决环肽在大规模库中获取困难、传统 DNA 编码化学库（DEL）难以探索构象多样性等问题，研究人员开展了双展示编码自组装化学（ESAC）库合成灵活性可调大环的研究。结果构建出 5600 万成员的库，发现不同蛋白靶点对环肽灵活性偏好不同，这有助于环肽配体的从头发现。
在药物研发的广阔领域中，环肽正逐渐崭露头角，成为备受瞩目的 “潜力股”。它就像一把精准的 “分子钥匙”，兼具小分子良好的组织、细胞渗透性以及大分子（如抗体）的高特异性，有望精准开启治疗各种疾病的大门。然而，获取大规模、多样化的环肽化学库却困难重重，如同在迷雾中寻找宝藏，难以找到清晰的方向。传统的 DNA 编码化学库（DEL）技术，虽在小分子药物发现中表现出色，但在合成较大环肽时却遭遇诸多瓶颈。比如，合成限制使得环肽 DEL 中多样性元素位置较少（通常少于四个） ，合成的环肽结构要么过于刚性，要么柔性难以精细调控，这就像打造的钥匙尺寸、形状固定，无法适配不同锁芯的复杂需求，严重阻碍了环肽在药物研发中的应用。
为了突破这些困境，来自瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员勇挑重担，开展了一项极具创新性的研究。他们巧妙地对双展示编码自组装化学（ESAC）库技术进行改良，并结合大编码设计（LED），构建出了一个包含 5600 万个成员的庞大且灵活性可调的 ESAC 库。经过一系列严谨的实验研究，他们发现不同的蛋白靶点，如凝血酶、人碱性磷酸酶和链霉亲和素，对环肽的灵活性有着独特的偏好。这一发现意义非凡，它就像为环肽药物研发点亮了一盏明灯，极大地推动了环肽配体的从头发现，为开发新型药物开辟了一条崭新的道路。该研究成果发表在《Nature Communications》上，引起了科学界的广泛关注。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是固相肽合成（SPPS），这一技术是构建环肽库的重要基石，能够精确地将各种氨基酸和肽段连接起来，实现环肽的合成。其次是 DNA 编码技术，通过为每个库成员连接独特的 DNA 序列，实现对大量化合物的有效编码和筛选。另外，亲和力筛选技术也至关重要，利用该技术针对不同蛋白靶点进行筛选，从而找出与靶点特异性结合的环肽配体。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- 库的构建：研究人员采用两步环化策略构建 ESAC 库。先分别合成 HP5 和 HP3 两个亚库，在亚库中引入不同的氨基酸和二肽作为多样性元素，再将两个亚库混合杂交，通过铜催化点击反应和二硫键形成等步骤，构建出具有不同刚性程度的环肽库，包括开放、半封闭和封闭三种构象，最终形成包含 5600 万成员的库。
- 亲和力筛选：
- 对照库筛选：以人碳酸酐酶 IX（CAIX）和 SARS-CoV-2 非结构蛋白 14（NSP14）为对照靶点进行筛选，结果显示 DP-DEL 能有效富集已知结合剂，证明了该库的有效性。
- 新靶点筛选与验证：针对凝血酶进行筛选，发现来自库版本 2 的成员优先富集，对筛选出的高富集度结合剂重新合成并验证，结果表明 N 端受限的构象具有更高亲和力。对链霉亲和素筛选，同样从版本 2 中筛选出两个新型结合剂，验证发现 N 端受限构象亲和力显著增强，且对链霉亲和素具有特异性。对胎盘碱性磷酸酶（PLAP）筛选，从版本 1 中筛选出相关结合剂，优化后得到高效抑制剂，且发现低 pH 条件下抑制效果更好。
研究结论表明，通过在一个 ESAC 库中纳入三种不同刚性程度的环肽，双展示技术能够通过灵活调谐助力环肽配体的从头发现。这一研究成果为 DEL 技术在环肽领域的应用提供了新的思路和方法，有望进一步拓展环肽药物的研发空间，为攻克更多疾病带来新的希望。同时，研究人员也展望了未来的研究方向，如插入交联锚以构建不同大小和双环结构的环肽，以及引入更多药物相关标准来优化先导化合物的开发，这将为生命科学和健康医学领域的发展注入源源不断的动力。
