Forge概述
Forge是一款强大的药物设计软件，用于理解构效关系（SAR）与药物设计而开发。Forge让你能够控制、洞察您的活性数据，使您能够自信地规划项目方向。
Forge使用分子的形状和静电特征来产生定性和定量的3D-(Q)SAR模型, Forge构建的模型极具视觉效果并易于与同事交流。Forge采用Cresset已经获得专利授权的配体比较方法对分子从生物学的角度进行叠合、打分与比较分子。它建立的定性与定量构效关系模型可以帮助你了解化合物如何与蛋白靶标相互作用。
为什么要用Forge
- 图解构效关系(SAR)交流结果
- 用FieldTemplater建立精细的药效团模型
- 用Acitivity Miner发现关键的活性变化
- 用Activity Atlas理解SAR数据
- 高效地建立3D-QSAR模型
- 在PC机上虚拟筛选10000个分子
- 用信得过的预测来设计更好的分子
- 集合构象生成,构象搜索，药效团模型生成、分子叠合、活性悬崖分析以及3D－QSAR于一体
产品特性
Forge支持Windows,Mac OS与Linux三大操作系统，都提供了直观的图形用户界面与以任务为中心的命令行界面，此外还提供了KNIME与Pipeline Pilot界面。
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| Forge GUI | Field-Based QSAR | Tile View | 分子表单 |
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| 根据性质着色 | Activity Atlas SAR分析 | 分子编辑器 | 直方图 |
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| 散点图 | 性质过滤 | 故事板 | 机器学习方法 |
Forge组件
FieldTemplater
当缺乏靶标信息的时候，FieldTemplater可以从几个与靶标结合的活性分子来建立基于配体的“药效团”模型，帮你理解活性化合物如何与蛋白靶标相互作用。可以帮您：
- 了解化合物与蛋白质靶标结合时的形状（生物活性构象）。
- 观察每个系列的不同部分是如何促进生物活性和脱靶效应。
- 深入了解不同系列化合物的差异程度，以及如何对其进行微调从而优化其性质。
- 生成基于场的药效团模型用于虚拟筛选、生物等排体发现或先导化合物优化。
- 仅从2-3个活性化合物开始识别与靶标的最佳结合模式，而不需要靶标结构。
QSAR-Models
Forge的QSAR模型可以建立精细的构效关系模型并用来指导新分子的设计。定性或定量构效关系模型既可以从2D也可以从3D相似性描述符生成：
- Activity Atlas方法建立定性、解释性与预测性的3D-SAR模型，将所有的SAR信息总结在一张图片中，用于设计决策、考虑优先合成的化合物。
- Field QSAR方法用来建立定量、解释性与预测性的3D-QSAR模型，不仅为新设计的分子提供数值反馈，而且还提供视觉反馈，让您更有把握地了解下一个用于合成的最佳化合物。
- 自动机器学方法用来建立定量、预测性的3D-QSAR模型，可以自动尝试使用kNN、支持向量机、关联向量机与随机森林等方法来建立3D-QSAR模型，最后给出最佳的模型，该模型可用来预测新化合物的活性。同时机器学习可以建立回归模型或分类模型。
- kNN机器学习方法不仅可以用3D-形状与分子场建立3D-QSAR预测模型，还可以用2D相似性建立QSAR预测模型。
Activity Miner
Activity Miner可以用来快速的了解分子精细的构效关系，发现与活性悬崖有关的关键位置所在。Activity Miner让你可以洞察活性变化并知道如何自未来的分子设计迭代过程中利用这些知识。
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左图用活性悬崖矩阵来比较分子；top pairs表可以发现分子中最重要的变化；聚类视图可以看到分子如何分组的；而右边的活性视图分子以一个化合物为中心来探讨构效关系。
Activity Atlas
Activity Atlas是一种将一系列化合物的SAR总结为一张可视的3D模型的方法，该模型可用于指导新分子的设计。Activity Atlas对于那些没有足够数据建立传统3D-QSAR的项目团队特别有用。
Cresset Engine Broker
Cresset Engine Broker可以让您非常便利的实现云计算，通过将任务分配到远程服务器以加速计算，让您可以最大限度的利用计算资源用最短的时间完成计算。
算例与教程
Forge的授权可选项
| 特性 | Torch3D | Forge Design | Forge GUI | Forge CLI |
|---|---|---|---|---|
| 载入配体-蛋白晶体结构观察有利的相互作用 | ✔ | |||
| 读入多达10,000分子，并生成3D结构，展示2D与3D结构 | ✔ | |||
| 读入基于配体或基于蛋白的虚拟筛选结果 | ||||
| 手动修饰化合物结构，研究同系物的SAR，观察结构变化引起的分子形状与静电特征变化 | ||||
| 支持蛋白或配体的3D立体视图 | ||||
| 支持蛋白的不同飘带风格 | ||||
| 简单的按钮，聚焦到蛋白活性口袋 | ||||
| 仅对活性位点展示飘带 | ||||
| 子结构过滤，仅展示包含或没有指定子结构的化合物 | ||||
| 可视化分子及其关联数据，以平铺的方式观察多个结构 | ||||
| 支持故事板对3D视窗进行截图、注释、记录与回放 | ||||
| 导出Cresset场表面 | ||||
| 计算分子表单里化合物的低能构象 | ||||
| 分析感兴趣化合的构象分布，删除不合适的构象 | ||||
| 按构象能量对构象着色 | ||||
| 绘制构象分布的能量、距离、角度与两面角 | ||||
| 基于两面数据库法，计算CSD两面角频率 | ||||
| 对两面角按CSD频率进行着色 | ||||
| 按能量、角度、CSD两面角频率对构象进行过滤 | ||||
| 与蛋白-配体复合物晶体结构中的抑制剂比较，理解结构多样化合物的结合模式 | ||||
| 在分子叠合或比较时，支持以蛋白结果作为排斥体积 | ||||
| 比较或叠合时添加约束条件以确保指定的药效团与场特征总得到匹配 | ||||
| 通过选项控制每一步计算的细节 | ||||
| 用不同的相似性方法对叠合的分子打分 | ||||
| 使用多个参比分子进行叠合，获知配体是如何与蛋白结合 | ||||
| 交叉比较对个结构发现一致的叠合结果 | ||||
| 在蛋白晶体结构缺乏的情况下，开发出结合模型 | ||||
| 开发药效团模型，可作为其它活性化合物叠合的模板 | ||||
| 用公共子结构或静电与形状特征进行分子叠合、比较 | ||||
| 定义公共子结构进行分子叠合 | ||||
| 从Windows、Linux、Mac连接到Cresset Engine Broker，用云和/或集群资源进行计算 | ||||
| 500化合物的虚拟筛选 | ||||
| 10,000化合物的虚拟筛选 | ||||
| 100,000化合物的虚拟筛选 | ||||
| 图形界面启用Blaze开始几百万化合物的虚拟筛选 | ||||
| 浏览、检索 Blaze 计算结果 | ||||
| 用Activity Atlas计算、展示3D活性悬崖 | ||||
| 用Activity Atlas计算、展示活性化合物的3D公共属性 | ||||
| 用Activity Atlas计算、展示叠合在一起活性分子已经探讨到的3D区域 | ||||
| 用Activity Atlas计算数据集中化合物的创新性打分值 | ||||
| 导出Activity Atlas表面在其它应用中展示结果 | ||||
| 用Activity Miner 发现、检查基于2D或3D的活性悬崖(activity cliffs) | ||||
| Activity Miner 发现、检查基于2D与3D的选择性悬崖(selectivity cliffs) | ||||
| Activity Miner发现、检查基于2D指纹图谱的活性悬崖(activity cliffs) | ||||
| 基于2D或3D相似性的分层聚类（heirachical clustering） | ||||
| 支持对多种目标活性建立3D-QSAR模型 | ||||
| 用3D-QSAR模型对新化合物打分 | ||||
| 用雷达图与着色，对化合物进行多参数的评估 | ||||
| 交互式的生物或理化数据散点图 | ||||
| 交互式的生物或理化性质直方图 | ||||
| 直接在蛋白口袋里复制、编辑化合物 | ||||
| 在分子表单里用分子编辑器设计新化合物，并保存 | ||||
| 边画设计的分子、边打分，即时获得新设计化合物的特性 | ||||
| 支持从常用画结构软件复制、黏贴化合物到本产品 | ||||
| 用Activity Atlas对新设计的化合物进行创新性打分 | ||||
| 用kNNs模型预测新设计化合物的活性 | ||||
| 自动生成能量合理的构象以确保化合物可以结合到蛋白 | ||||
| 用雷达图与着色进行多参数优化 | ||||
| 通过雷达图上性质的分布实时获得反馈 | ||||
| 用分子编辑器中的雷达图监控新设计化合物的理化性质以及预测的活性值的特征谱 | n/a | |||
| 分子数据表单含有计算的物理性质或者从SDF或CSV文件导入的数据 | ||||
| 通过REST导入外部网络计算的性质 | ||||
| 自动识别活性数据并取对数 | ||||
| 自动从初筛与二次筛选活性数据（primary and secondary activities）计算选择性 | ||||
| 合并CSV文件并更新表单 | ||||
| 对任意列排序 | ||||
| 复制任意列 | ||||
| 数值与文本过滤 | ||||
| 添加、删除、隐藏、展示制定的列 | ||||
| 根据雷达图的性质对表单着色 | ||||
| 支持对雷达图排序将最佳性质的化合物排在顶部 | ||||
| 表单的化合物去重 | ✔ | ✔ | ||
| 将选中或收藏的分子发送给Flare以便进一步分析 | ✔ | ✔ | ||
| 通过内置编辑器创建或输出Javascript代码，对分子表单操作 | ||||
| 用Javascript从分子或其它列创建、添加新的列 | ✔ | |||
| 载入项目时使用脚本(Create a profile of scripts to be used on project load) | ||||
| 与KNIME整合 | ||||
| 与Pipeline Pilot整合 | ||||