骰子分子

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骰子分子正在推动小分子公司商业模式的可能性。围绕DNA编码库的定向进化技术，DICE是一个有用的案例，研究了为小分子建立许可业务有多难，以及如何利用小分子平台找到稀有化学物质转化为有价值的产品。

DICE由凯文·朱迪斯(Kevin Judice)、菲尔·帕滕(Phil Patten)和约翰·贝德布鲁克(John Bedbrook)于2013年创立，其前提是将定向进化引入化学。创始人在斯坦福大学哈伯里实验室(Harbury Lab)的基础上，将介流技术与定向进化相结合，建立了一个内置筛选和优化的DNA编码库，该公司称之为定向化学进化或骰子。

在20世纪90年代，凯文和约翰以及佩尔·哈伯里都是加州大学伯克利分校舒尔茨实验室(化学生物学的先驱)的博士后。哈伯里成为斯坦福大学生物化学系的一名教授，从事组合化学方面的工作，并指导化学进化。朱迪斯继续在基因泰克担任科学家，然后晋升为那里的高级董事，随后创建了Achaogen来开发新的抗生素，这是一家值得进行自己的案例研究的公司，Cidara Treeutics则用于治疗真菌感染。彭定康曾是Maxygen(通过DNA改组进行蛋白质工程)的副总裁，Achaogen的高级副总裁，然后是Pioneer HiBred的研究员。贝德布鲁克是Maxygen的农业总裁，并出售了他的公司Verdia，该公司最终被先锋公司收购。Dice实际上是一家花了20年时间建立关系的公司。

2013年，当哈伯里开始与彭定康和朱迪斯进行讨论时，骰子的想法形成了-这是他们博士后时代的某种团聚。贝德布鲁克是因为他的经验而被请来的，公司开始建立一项业务，将定向化学进化带入小分子药物开发。当时，像HitGen和X-Chem这样的现任者已经将DNA编码库推向市场。Dice希望给DNA编码库带来定向进化。

Dice的平台围绕着一种几乎充当小分子到给定目标的路由器的方法论。该平台选择/优化针对高价值目标(即未用药的蛋白质，PPI)的小分子(100M-1B分子)的大型文库。像HitGen这样的公司也在做同样的事情，但Dice通过在每个屏幕上筛选和选择小分子做了一些独特的事情。这使得DICE能够搜索给定目标的整个结构-活性关系(SAR)。通常，在筛选DNA编码库的过程中，人们会发现一个正的SAR簇，并手动表征化学物质的效力、选择性和其他类似药物的特性。Dice自动化了这个过程，把它压缩到一个实验中，节省了多年的工作。DNA编码库加快了命中率的生成过程；针对靶标筛选更多的分子增加了获得潜在药物先导的几率。Dice还通过在其DNA编码库平台内自动进行优化，加快了点击到领先的过程，从而使这一点更上一层楼。

有了这套独特的技术，骰子能够追求自筹资金的模式，并在许可和内部开发之间建立一种混合商业模式。2016年，Dice能够与赛诺菲合作，利用其平台对抗12个目标，获得略高于5000万美元的预付款、股权投资以及下游激励措施。这有助于扩大骰子的规模，并让公司以一种稀释程度较低的方式建立自己的管道。Dice是一家花了20年时间才能起步的公司，现在它是一个有价值的案例，研究如何利用一系列发明来获得较少的稀释融资，并建立独特的商业模式。

一般来说，对于DICE和DEL公司来说，他们平台的关键杠杆是库的大小(数百万到数十亿个分子)，选择哪些性质，特别是除了靶向亲和力之外，需要多少个周期才能获得击中/领先，以及需要哪种类型的药物化学才能获得击中/领先并将其制成药物。

那么，有多少客户想要购买Del呢？保守地说，这个数字有数百家-一个很好的估计是Veeva拥有的客户数量：略高于600家公司。对于给定的目标，出售Del图书馆的收入上限在6000万至1.2亿美元之间。它可能是较低端的，因为并不是每家中大型生物制药公司都有小分子项目。对于多个目标来说，这很容易成为价值10亿美元的机会。

最终发生的是，Dice决定专注于一条内部管道，而他们与赛诺菲的合作伙伴关系仍然活跃。Dice总是可以重新考虑授权更成熟的资产；然而，Dels的市场机会正走在商品化的道路上，迫使该公司开发自己的药物。抗体许可业务在他们的交易中有更具吸引力的经济效益，因为他们有更好的临床结果的历史。戴尔目前还没有这样的记录。也许骰子分子就变成了骰子药物。

DICE成立的使命是改变小分子发现。他们为经过验证的技术DELS带来了一项新功能，即定向进化。Dice利用这一点达成了一项独特的交易，以非常优惠的、非摊薄的条款为他们的内部开发提供了大量资金。DICE是一个案例，研究许可模式如何在科学和财务上成为建立内部管道的有效方式。未来7年的骰子将由他们的DELs找到稀有化学物质的能力推动，这些稀有化学物质更有可能成为成功的药物，目标是用小分子取代获得批准的生物制品。

DNA编码库(DEL)用独特的DNA条形码(约20个碱基对的DNA序列)标记每个化合物，以实现模板化合成和跟踪。DELS的想法出现在20世纪90年代初，当时骰子的创始人是博士后，来自Scripps-https://www.pnas.org/content/89/12/5381的DELS的前提是由小分子和生物分子之间的差异驱动的：生物分子是由遗传密码产生的，而前者不是。生物分子可以复制和选择；然而，小分子没有这些固有的特征。DEL的想法始于这样的想法，即在小分子中添加一段DNA可以向它们灌输密码，并允许应用选择性力量来识别具有某些特征的小分子。当DICE成立时，第一波戴尔公司已经来袭：

版本1：大的小分子文库，几乎没有定向进化；像X-Chem、HitGen和Vipergen这样的公司；瓶颈是测序能力。

版本2：使用定向进化的更大的文库；Dice、Ensemble(来自Liu Lab)和NuEvolution(现在是Amgen的一部分)等公司；测序变得更便宜和更强大。

版本3将不得不专注于多样性、药物化学，并缓解汇集和设计新选择方法的瓶颈；随着机器学习和微流体等新工具的问世，测序相当便宜。机器学习对于更快地规划SARS将特别有用。一个令人兴奋的发展是根据整个细胞环境和超过可溶性蛋白目标的膜筛选文库。

最初，DNA编码库的大小相对较小，其中的化合物通常很大，而且亲油(对候选药物不好)。像HitGen这样的第一代公司不得不开发新的水基化学来提高他们图书馆的多样性，并产生更多的构建块来增加图书馆的规模。随着测序成本在本世纪头十年的下降，更多的匹配得以筛选和发现。这建立了第二代将定向进化带入DNA编码库-现在测序高达100万次需要花费几百美元。

药物化学将永远在这一领域发挥作用；DNA编码库是高通量筛选、基于片段的设计和展示等方法的补充工具。在药物开发中，总是需要进行胺化和Wittig反应等操作的能力。DELs可以对数十亿种化合物进行快速筛选。DICE的独特之处在于，它的技术将对药物化学家的需求从领先的优化推向了候选开发。这让赛诺菲非常兴奋地与Dice达成了一项交易。

DELs的中心是将DNA条形码与组合化学相结合，以合成和筛选大环/肽大小的小分子。它的主要优势是能够在单个试管中筛选包含10亿个化合物的文库，在那里可以通过DNA测序识别HITS(及其合成路线)。

构建DELs的两种主要方法是分池法和一锅合成法。Dice的平台依赖于某种版本的Split and Pool。在Split和Pool中，DNA条形码的小分子被汇集在一起，并分裂成单独的基团(G)用于合成反应，并重新汇集-这使得文库在每次反应(R)后增长(Sxg)^r。在一锅合成中，DNA条形码充当小分子合成的模板，其中标记和反应发生在同一容器中。裂解和混合可以实现越来越大的文库，而一锅合成法可以实现在低浓度下通常不会在溶液中发生的新类型的反应。

刘实验室(哈佛大学，形成了合奏的基础)是DELS的一锅/DNA模板化合成的发明者。然而，形成骰子基础的发明来自哈伯里实验室，该实验室开创了程序化分割和汇聚的方法。简单的拆分和汇集方法只是标记所有的化合物以供识别。骰子依赖的方法在库的设置上稍微复杂一些。程序化分割和组合不仅使用条形码来识别分子，还可以选择某些属性-使用一组寡核苷酸来分隔条形码。模板化条形码的混合物流过流体设备中的寡核苷酸阵列-这根据条形码杂交到的寡核苷酸将每个条形码分开。在此之后，添加化合物以链接到其相应的条形码，并将其汇集在一起。寡核苷酸阵列非常重要，因为它使条形码能够在筛选步骤中被放大。使用寡头数组的拆分过程再次开始；这是迭代完成的-https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC434148/。

问题：必须非常仔细地设计条形码，以确保它们不会自我杂交。

优点：每一轮都富含较高浓度的HITS，在阵列步骤中，化合物可以添加到除水之外的各种溶剂中。

问题：使用寡聚物阵列进行更复杂的设置，这需要更高的投入成本和射流设备。

优点：通过聚合和裂解的迭代步骤，可以从化合物的简单起点创建大的小分子文库

问题：在汇集步骤中，有价值的分子可能会从检测中丢失，并且在筛选过程中，除了可能的结合亲和力之外，没有办法优化分子。

所有这些方法的第一步都需要在一段DNA中加入一种化合物。这种反应通常发生在水中，但对于Dice的方法，他们可以使用其他溶剂，这使得他们能够建立独特的库类型。在DEL筛查期间，可以找到匹配的药物，但随后重新合成它们可能是一件痛苦的事情，特别是如果开始使用的化合物很少或很难大量制造的话。这是Dice能够避免的一个主要问题；与他们的竞争对手相比，Dice在可以使用的起始化合物方面有更广泛的菜单，这有助于他们不会遇到像Ensemble这样的公司面临的问题。使用拆分和池方法合成DEL概述：

在图书馆建成后，DEL会根据目标进行筛选。这可以在单个试管中完成，目标蛋白与DEL一起孵育。通常目标蛋白是固定的和可溶的。您还可以将DNA条形码添加到目标本身，该条形码将与任何命中的条形码杂交(这需要二次引物延伸步骤)。您还可以将命中和目标进行光交联。此外，如果条形码目标和化合物在目标条形码连接到复合条形码的地方相互作用，则它们可以在胶束中乳化。与高通量筛选(HTS)相比，DEL屏幕在规模、速度和成本方面具有重大优势。在HTS中，针对10个目标筛选100万个化合物需要1000万个单独的实验。而对于DEL来说，做同样的筛选需要10次实验--每个目标一次。

DELS可以在一个试管中存储数亿个分子，这意味着对冰柜和复合管理基础设施的需求较少。

DEL屏幕可以再次在实验室工作台上完成，这意味着更低的基础架构需求和非常轻松地运行多个屏幕的能力。

DEL筛查只需要几微克的目标蛋白，这意味着每个筛查的试剂成本更低。

然而，戴尔也有几个问题。所描述的许多DEL方法只能使用水基化学。骰子通过使用附着在纸上的寡聚阵列解决了这个问题，这使得他们可以使用不同的溶剂。此外，附着在化合物上的DNA条形码可能会干扰化合物与目标的相互作用。此外，筛选反应条件(上限为~200°C，需要至少含20%水的溶液)仅限于不损伤DNA的条件；受损的DNA无法测序。其他问题是关于确定热门歌曲的优先顺序和重新合成它们。前者是一个在所有医疗模式中都会发现的问题：你从一个屏幕上得到20-200次点击，选择1-3次作为毒品线索？对于DELS，后者取决于用于构建库的初始化合物。Dice通过在其筛选过程中添加选择性力量来绕过选择问题，并通过拥有大量可以开始使用的化合物来解决重新合成问题。

对于骰子，Del是根据目标选择的特征(如亲和力)进行筛选的。经过洗涤步骤后，通过PCR扩增HITS，并通过测序解码其分子结构。在两轮之间，条形码分子之间的重组创造了多样化，并有效地创建了一个比最初的DEL大得多的文库。此外，在两轮之间，DICE将文库中的分子恢复到它们最初的配体浓度，以便更容易地选择类似药物的特征(即logD，Cyp稳定性)。Dice在这个过程中一次又一次地重复，以寻找药物线索。这一过程通过自动化亲和力成熟步骤来寻找可能实际存在于初始DEL群体中的低几率的线索，从而帮助骰子更有效地探索SARS。这只能用程序化的分裂和池方法来完成，并且允许骰子玩弄更广泛的选择标准集，甚至像表型筛选(即变构位点，E3连接酶)这样的事情。简而言之，DICE使用DNA条形码来标记化合物并提供它们的合成指令-这创造了一种具有可遗传特征的小分子的DEL。

在筛选过程的多样化步骤中小分子的亲和力成熟。这也允许对许多类药物特性进行多轮选择，包括亲和力、选择性、代谢稳定性和细胞通透性。

他们使文库多样化并在每一轮筛选后重新设置配体浓度的过程，有助于在一次实验中骰子探索更多的SAR景观。这是一个重要的自动化步骤，通过生产药物线索节省了多年的工作。

Dice生产了一种定制的流体设备，他们称之为中流体核糖体，允许该公司使用编程的分裂和聚合DEL方法。请将此设备视为一台DNA路由器。

一般来说，对于DICE和DEL公司来说，他们平台的关键杠杆是库的大小(数百万到数十亿个分子)，选择哪些性质，特别是除了靶向亲和力之外，需要多少个周期才能获得击中/领先，以及需要哪种类型的药物化学才能获得击中/领先并将其制成药物。

骰子的市场可能有点复杂。你如何评价一个小分子图书馆的市场？很容易就能估算出一种药物在特定疾病中的应用机会：患者数量x药品成本。然而，卖小分子图书馆又能赚取版税，能赚多少钱呢？在DICE创立之时，HitGen和其他类似公司以每目标10万-20万美元的价格出售图书馆，并附带一些里程碑式的付款和版税。在低端，12000美元就能买到一辆Del。总体而言，这一价格点对潜在客户来说是一个主要的价值主张。一百万个分子的高温超导成本要几百万美元。筛选同等数量的化学物质的能力使成本降低了10倍，这是相当令人信服的。

那么，有多少客户想要购买Del呢？保守地说，这个数字有数百家-一个很好的估计是Veeva拥有的客户数量：略高于600家公司。因此，对于给定的目标，出售Del库的收入上限在6000万至1.2亿美元之间。它可能是较低端的，因为并不是每家中大型生物制药公司都有小分子项目。对于多个目标来说，这很容易成为价值10亿美元的机会。

如果库中的物质没有表现出成为产品的能力，那么出售从小分子到生物制品再到AAV的任何东西的库都会变得非常没有吸引力。Regenxbio与DICE处于类似的市场，但对于AAV-https://axial.substack.com/p/axial-regenxbio来说，他们能够获得巨大的经济效益，因为他们的结构已经显示出临床上的成功。在生物制品许可方面也是如此。因此，销售DELs的市场机会极大地依赖于过去发现的使用DELs的分子的记录。到目前为止，结果与前景看好的临床试验喜忧参半，但需要获得批准的产品来验证销售DELS的业务：

Dice的商业模式自成立以来一直在发展。许可模式使自筹资金成为可能；然而，由于小分子药物开发的(商品化)经济，骰子已经转向内部管道。

2013年，在Del市场增长相当迅速的背景下，Dice拥有一套非常独特的技术(从2011年到2015年，完成的交易数量增加了10倍)。这帮助该公司在2016年说服赛诺菲同意了一项为期5年、包含12个目标的发现协议，其中包括5000万美元的预付费用和一项股权投资-https://www.reuters.com/article/us-sanofi-dice-idUSKCN0WI0KN骰子有资格获得每个目标最高1.84亿美元的付款。这在当时是一笔令人难以置信的交易，特别是对于一家与X-Chem和HitGen相比仍然相对较早的公司来说。当HitGen以每个目标20万美元的价格出售其DELS时，Dice与赛诺菲的每个目标获得了略高于400万美元的价格。这就是你所说的交易。

这为2017年与基因泰克达成类似交易做好了准备-https://www.fi。

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