先导物发现进入后现代阶段了吗?

2015-12-17 绿谷生物 美中药源
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今天《Nat. Rev. Drug Discovery》发表一篇由阿斯列康筛选部门副总Steve Rees牵头发表的文章,题为“Towards a hit for every target”。作者认为高通量筛选成为发现先导物主流25年后的今天,筛选技术已经开始从随机向理性过渡。药物化学、细胞生物、生物物理、和仪器的进步使为每一个靶点都找到苗头化合物这个终极目标成为可能。我们离这个目标真的很接近了吗?

在Sovaldi这样的颠覆性药物治愈百万丙肝病人、为厂家赚回千亿美元之前,科学家要花多年时间进行艰苦繁琐的开发工作。早期的新药发现开始于临床、民间偶然发现,80年代中期有了高通量筛选(HTS),明显提高了先导物的发现效率。但是和其它方法一样,HTS在很多靶点也找不到苗头化合物(hits)。尽管大药厂都有100-300万规模的化合物库,但这些化合物多半是优化过去项目时的副产物,并非为新靶点所设计。如果新靶点和这些旧项目差别较大,从这些化合物中找到hits就比较难。这好比20世纪美国培训了大量制造业工人,新制造业要想在这个人群找到合适的工人比较容易,但如果Facebook要从这些人里筛选则难以找到合适的劳动力。

作者认为干细胞、三维细胞筛选技术会找到与疾病更相关的hits。基因组、蛋白组、代谢组等大数据技术会成为主流,一个筛选可以得到多维信息。这些测试方法可能比纯化蛋白更接近疾病治疗,但不管你筛选技术多精确你库里得有需要的化合物才行。他们认为随着计算化学和蛋白晶体解析的进步,根据靶标结构从头设计会迅速有目的地扩展化学空间。我认为这些技术可能会缓慢增加筛选成功率,但不是颠覆性的。

新的微量样品转移、储存技术会大大降低成本,而大药厂之间、药厂与学校之间的化合物共享也会增加筛选化合物的多样性。这两个因素也只是在量上对HTS成功率有一定改进,不是质的进步。美国NIH的分子探针化合物库以及欧洲的类似化合物库也作为一个因素,但我认为这些化合物(总共60万)即没有特殊的结构特征也对化合物总数量没做出太大贡献。

除了新颖生物测试有可能找到以前被忽视的hits(假阴性)可能大幅度改善筛选成功率外,文章提到的其它进展只是凌波微步,不是颠覆性的进步,所以我们离每个靶点都有可靠的hits还有距离。新出现的蛋白-蛋白相互作用靶点、表观遗传靶点、和一些老大难靶点如磷酸酶、RAS等需要的配体可能和蛋白激酶、GPCR这些传统靶点配体结构特征完全不同,再多的厨子里也难以找出想当将军的士兵。

另外现在hits的主要标准是活性,但活性只是药物的一个特征。现在好的多肽化合物库可以达到百亿化合物,几乎可以保证每个靶点都至少有一个hit,但如何把这些hits优化成药物超出现在的技术能力。DNA标记化合物库、针对天然产物的自动合成技术有可能会显着增加现有化合物数量和多样性,但也难以保证覆盖所有新靶点的配体化学空间。每个蛋白都有一个hit离我们还有一段距离。