Forge概述
Forge是一款強大的藥物設計軟件，用于理解構效關系（SAR）與藥物設計而開發。Forge讓你能夠控制、洞察您的活性數據，使您能夠自信地規劃項目方向。
Forge使用分子的形狀和靜電特征來產生定性和定量的3D-(Q)SAR模型, Forge構建的模型極具視覺效果并易于與同事交流。Forge采用Cresset已經獲得專利授權的配體比較方法對分子從生物學的角度進行疊合、打分與比較分子。它建立的定性與定量構效關系模型可以幫助你了解化合物如何與蛋白靶標相互作用。
為什么要用Forge
- 圖解構效關系(SAR)交流結果
- 用FieldTemplater建立精細的藥效團模型
- 用Acitivity Miner發現關鍵的活性變化
- 用Activity Atlas理解SAR數據
- 高效地建立3D-QSAR模型
- 在PC機上虛擬篩選10000個分子
- 用信得過的預測來設計更好的分子
- 集合構象生成,構象搜索，藥效團模型生成、分子疊合、活性懸崖分析以及3D－QSAR于一體
產品特性
Forge支持Windows,Mac OS與Linux三大操作系統，都提供了直觀的圖形用戶界面與以任務為中心的命令行界面，此外還提供了KNIME與Pipeline Pilot界面。
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| Forge GUI | Field-Based QSAR | Tile View | 分子表單 |
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| 根據性質著色 | Activity Atlas SAR分析 | 分子編輯器 | 直方圖 |
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| 散點圖 | 性質過濾 | 故事板 | 機器學習方法 |
Forge組件
FieldTemplater
當缺乏靶標信息的時候，FieldTemplater可以從幾個與靶標結合的活性分子來建立基于配體的“藥效團”模型，幫你理解活性化合物如何與蛋白靶標相互作用?？梢詭湍?/p>
- 了解化合物與蛋白質靶標結合時的形狀（生物活性構象）。
- 觀察每個系列的不同部分是如何促進生物活性和脫靶效應。
- 深入了解不同系列化合物的差異程度，以及如何對其進行微調從而優化其性質。
- 生成基于場的藥效團模型用于虛擬篩選、生物等排體發現或先導化合物優化。
- 僅從2-3個活性化合物開始識別與靶標的最佳結合模式，而不需要靶標結構。
QSAR-Models
Forge的QSAR模型可以建立精細的構效關系模型并用來指導新分子的設計。定性或定量構效關系模型既可以從2D也可以從3D相似性描述符生成：
- Activity Atlas方法建立定性、解釋性與預測性的3D-SAR模型，將所有的SAR信息總結在一張圖片中，用于設計決策、考慮優先合成的化合物。
- Field QSAR方法用來建立定量、解釋性與預測性的3D-QSAR模型，不僅為新設計的分子提供數值反饋，而且還提供視覺反饋，讓您更有把握地了解下一個用于合成的最佳化合物。
- 自動機器學方法用來建立定量、預測性的3D-QSAR模型，可以自動嘗試使用kNN、支持向量機、關聯向量機與隨機森林等方法來建立3D-QSAR模型，最后給出最佳的模型，該模型可用來預測新化合物的活性。同時機器學習可以建立回歸模型或分類模型。
- kNN機器學習方法不僅可以用3D-形狀與分子場建立3D-QSAR預測模型，還可以用2D相似性建立QSAR預測模型。
Activity Miner
Activity Miner可以用來快速的了解分子精細的構效關系，發現與活性懸崖有關的關鍵位置所在。Activity Miner讓你可以洞察活性變化并知道如何自未來的分子設計迭代過程中利用這些知識。
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左圖用活性懸崖矩陣來比較分子；top pairs表可以發現分子中最重要的變化；聚類視圖可以看到分子如何分組的；而右邊的活性視圖分子以一個化合物為中心來探討構效關系。
Activity Atlas
Activity Atlas是一種將一系列化合物的SAR總結為一張可視的3D模型的方法，該模型可用于指導新分子的設計。Activity Atlas對于那些沒有足夠數據建立傳統3D-QSAR的項目團隊特別有用。
Cresset Engine Broker
Cresset Engine Broker可以讓您非常便利的實現云計算，通過將任務分配到遠程服務器以加速計算，讓您可以最大限度的利用計算資源用最短的時間完成計算。
算例與教程
Forge的授權可選項
| 特性 | Torch3D | Forge Design | Forge GUI | Forge CLI |
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| 載入配體-蛋白晶體結構觀察有利的相互作用 | ? | |||
| 讀入多達10,000分子，并生成3D結構，展示2D與3D結構 | ? | |||
| 讀入基于配體或基于蛋白的虛擬篩選結果 | ||||
| 手動修飾化合物結構，研究同系物的SAR，觀察結構變化引起的分子形狀與靜電特征變化 | ||||
| 支持蛋白或配體的3D立體視圖 | ||||
| 支持蛋白的不同飄帶風格 | ||||
| 簡單的按鈕，聚焦到蛋白活性口袋 | ||||
| 僅對活性位點展示飄帶 | ||||
| 子結構過濾，僅展示包含或沒有指定子結構的化合物 | ||||
| 可視化分子及其關聯數據，以平鋪的方式觀察多個結構 | ||||
| 支持故事板對3D視窗進行截圖、注釋、記錄與回放 | ||||
| 導出Cresset場表面 | ||||
| 計算分子表單里化合物的低能構象 | ||||
| 分析感興趣化合的構象分布，刪除不合適的構象 | ||||
| 按構象能量對構象著色 | ||||
| 繪制構象分布的能量、距離、角度與兩面角 | ||||
| 基于兩面數據庫法，計算CSD兩面角頻率 | ||||
| 對兩面角按CSD頻率進行著色 | ||||
| 按能量、角度、CSD兩面角頻率對構象進行過濾 | ||||
| 與蛋白-配體復合物晶體結構中的抑制劑比較，理解結構多樣化合物的結合模式 | ||||
| 在分子疊合或比較時，支持以蛋白結果作為排斥體積 | ||||
| 比較或疊合時添加約束條件以確保指定的藥效團與場特征總得到匹配 | ||||
| 通過選項控制每一步計算的細節 | ||||
| 用不同的相似性方法對疊合的分子打分 | ||||
| 使用多個參比分子進行疊合，獲知配體是如何與蛋白結合 | ||||
| 交叉比較對個結構發現一致的疊合結果 | ||||
| 在蛋白晶體結構缺乏的情況下，開發出結合模型 | ||||
| 開發藥效團模型，可作為其它活性化合物疊合的模板 | ||||
| 用公共子結構或靜電與形狀特征進行分子疊合、比較 | ||||
| 定義公共子結構進行分子疊合 | ||||
| 從Windows、Linux、Mac連接到Cresset Engine Broker，用云和/或集群資源進行計算 | ||||
| 500化合物的虛擬篩選 | ||||
| 10,000化合物的虛擬篩選 | ||||
| 100,000化合物的虛擬篩選 | ||||
| 圖形界面啟用Blaze開始幾百萬化合物的虛擬篩選 | ||||
| 瀏覽、檢索 Blaze 計算結果 | ||||
| 用Activity Atlas計算、展示3D活性懸崖 | ||||
| 用Activity Atlas計算、展示活性化合物的3D公共屬性 | ||||
| 用Activity Atlas計算、展示疊合在一起活性分子已經探討到的3D區域 | ||||
| 用Activity Atlas計算數據集中化合物的創新性打分值 | ||||
| 導出Activity Atlas表面在其它應用中展示結果 | ||||
| 用Activity Miner 發現、檢查基于2D或3D的活性懸崖(activity cliffs) | ||||
| Activity Miner 發現、檢查基于2D與3D的選擇性懸崖(selectivity cliffs) | ||||
| Activity Miner發現、檢查基于2D指紋圖譜的活性懸崖(activity cliffs) | ||||
| 基于2D或3D相似性的分層聚類（heirachical clustering） | ||||
| 支持對多種目標活性建立3D-QSAR模型 | ||||
| 用3D-QSAR模型對新化合物打分 | ||||
| 用雷達圖與著色，對化合物進行多參數的評估 | ||||
| 交互式的生物或理化數據散點圖 | ||||
| 交互式的生物或理化性質直方圖 | ||||
| 直接在蛋白口袋里復制、編輯化合物 | ||||
| 在分子表單里用分子編輯器設計新化合物，并保存 | ||||
| 邊畫設計的分子、邊打分，即時獲得新設計化合物的特性 | ||||
| 支持從常用畫結構軟件復制、黏貼化合物到本產品 | ||||
| 用Activity Atlas對新設計的化合物進行創新性打分 | ||||
| 用kNNs模型預測新設計化合物的活性 | ||||
| 自動生成能量合理的構象以確?；衔锟梢越Y合到蛋白 | ||||
| 用雷達圖與著色進行多參數優化 | ||||
| 通過雷達圖上性質的分布實時獲得反饋 | ||||
| 用分子編輯器中的雷達圖監控新設計化合物的理化性質以及預測的活性值的特征譜 | n/a | |||
| 分子數據表單含有計算的物理性質或者從SDF或CSV文件導入的數據 | ||||
| 通過REST導入外部網絡計算的性質 | ||||
| 自動識別活性數據并取對數 | ||||
| 自動從初篩與二次篩選活性數據（primary and secondary activities）計算選擇性 | ||||
| 合并CSV文件并更新表單 | ||||
| 對任意列排序 | ||||
| 復制任意列 | ||||
| 數值與文本過濾 | ||||
| 添加、刪除、隱藏、展示制定的列 | ||||
| 根據雷達圖的性質對表單著色 | ||||
| 支持對雷達圖排序將最佳性質的化合物排在頂部 | ||||
| 表單的化合物去重 | ? | ? | ||
| 將選中或收藏的分子發送給Flare以便進一步分析 | ? | ? | ||
| 通過內置編輯器創建或輸出Javascript代碼，對分子表單操作 | ||||
| 用Javascript從分子或其它列創建、添加新的列 | ? | |||
| 載入項目時使用腳本(Create a profile of scripts to be used on project load) | ||||
| 與KNIME整合 | ||||
| 與Pipeline Pilot整合 | ||||