【文章內(nèi)容簡介】 活性,是研發(fā)減肥藥的途徑。為此,對右芬氟拉明加以構(gòu)象限制,得到苯并氮雜化合物lorcaserin ,它對5HT2C的選擇性作用強于5HT2B 100倍,每日口服10mg,bid , ,未見心臟瓣膜的變化,目前處于III期臨床研究。 現(xiàn)代生物學(xué)帶動新藥的研發(fā) 現(xiàn)代“組學(xué)”與藥物發(fā)現(xiàn) 20世紀下半葉以來,生命科學(xué)的研究成果日益 成為人們關(guān)注的科學(xué)焦點?；蚪M學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)等現(xiàn)代“組學(xué)”學(xué)科逐漸形成并迅速發(fā)展和完善,這些學(xué)科從分別基因(DNA)、蛋白質(zhì)、RNA(mRNA)、代謝產(chǎn)物等多個層面對藥物發(fā)現(xiàn)過程產(chǎn)生深遠的影響。 　人類基因組計劃的實施和完成提供了更多基因變異與藥物個體效應(yīng)差異之間的關(guān)聯(lián)證據(jù),特別是人類基因組全序列物理圖譜的描繪,以及大量藥物作用相關(guān)基因的克隆與鑒定、單核苷酸多態(tài)性(SNP)的檢測與發(fā)現(xiàn),大規(guī)?；蚍中图夹g(shù)、DNA測序技術(shù)及生物信息學(xué)的快速發(fā)展,為從基因水平研究藥物反應(yīng)的個體差異提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支持。這些研究成果為藥物發(fā)現(xiàn)提出了新的模式,即從基因功能到藥物?；虮磉_是大部分機體對異質(zhì)物反應(yīng)的樞紐。近年來通過聯(lián)合應(yīng)用基因組表達譜與信號網(wǎng)絡(luò)分析,研究比較基因組在疾病發(fā)生與發(fā)展過程中以及藥物干預(yù)前后基因組表達改變,提示疾病相關(guān)的易感基因和藥物靶點共表達的新序列,極大地促進了藥物作用新靶點的發(fā)現(xiàn)。特別是針對單基因疾病,基因組研究對發(fā)現(xiàn)預(yù)防和治療疾病的靶標十分有利并有助于治療藥物的分子設(shè)計。由于體內(nèi)單一基因變異的不可預(yù)見性常常直接導(dǎo)致臨床藥物療效的不可預(yù)測性。人類基因組序列的變異促使藥物基因組學(xué)(pharmacogenomics)的形成而成為基因組學(xué)研究的另一亮點。藥物基因組學(xué)以提高藥物療效及安全性為目標,研究個體遺傳學(xué)特性如何影響機體對藥物的反應(yīng),包括基因變異所致的不同患者對藥物的反應(yīng)性差異,以及導(dǎo)致藥物在不同人群中出現(xiàn)吸收、轉(zhuǎn)運、代謝和消除差異的基因特性,從而指導(dǎo)藥物開發(fā)過程以及臨床合理用藥。藥物基因組學(xué)的主要研究策略是選擇與藥物代謝、活化以及排泄等過程相關(guān)的候選基因,分析基因序列的變異性對藥物作用的影響。藥物基因組學(xué)的發(fā)展依賴于高度靈敏的基因變異檢測和分析技術(shù),包括以 DNA 芯片、生物統(tǒng)計分析技術(shù)和基于SNP研究的高通量篩選技術(shù)等。值得注意的是,在藥物發(fā) 現(xiàn)過程中,藥物基因組學(xué)研究也面臨以下挑戰(zhàn): (1) 受藥物調(diào)節(jié)或影響的候選基因的準確定義以及信號網(wǎng)絡(luò)途徑的合理分析。(2)疾病相關(guān)基因與藥物反應(yīng)基因的相關(guān)性。 (3)藥物反應(yīng)表型的準確定義。 (4)大規(guī)模藥物反應(yīng)數(shù)據(jù)及有關(guān)資料的分析方法的建立和相關(guān)技術(shù)與道德倫理問題。只有充分而妥善處理好上述問題,才能合理地將藥物基因組學(xué)研究運用于藥物發(fā)現(xiàn)過程,推動個體化治療藥物的研究與開發(fā)。目前,基因組學(xué)研究已廣泛應(yīng)用于抗癌藥物、抗菌藥物、抗HIV藥物以及治療神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病的藥物發(fā)現(xiàn)過程。 蛋白質(zhì)組學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)　由于大多數(shù)核 酸具有同源性并與機體許多正常功能有著廣泛的聯(lián)系,因而作用于DNA的藥物往往選擇性差,且常常伴有嚴重的細胞毒性。 而且疾病的特征通常主要表現(xiàn)在蛋白層面,因此,單一的藥物基因組學(xué)研究很難獲得突破性進展。蛋白質(zhì)是基因表達的終產(chǎn)物,只有完全注釋基因組序列所編碼的蛋白功能,才能真正實現(xiàn)基因組研究的價值。蛋白質(zhì)組學(xué)是研究生物機體、組織或細胞甚至亞細胞器基因編碼的全部蛋白,包括蛋白組成、種類、分布、功能、代謝特征及其動態(tài)變化規(guī)律等?；蚪M研究結(jié)果提示,人類至少包含數(shù)萬個基因表達數(shù)十萬蛋白。其中許多蛋白很可能是控制人類疾病發(fā)生與發(fā)展的關(guān)鍵執(zhí)行體,因此很有可能成 為藥物作用的潛在靶點。而且,目前已知的約500個藥物作用靶點中(不包括抗菌、抗病毒、抗寄生蟲 藥的作用靶點) ,主要是受體、酶類、離子通道和核受體等,其中90%的靶點為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究通過組織或細胞樣品抽提、兩維(2D)凝膠電泳分離、結(jié)合色譜與質(zhì)譜(MS)技術(shù)、圖象處理與數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及生物信息技術(shù)等,全面檢測疾病發(fā)生與 發(fā)展過程以及藥物干預(yù)過程中,蛋白質(zhì)表達譜和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用的變化,從而發(fā)現(xiàn)影響疾病或藥物作用的關(guān)鍵蛋白,并對這些蛋白進行一級結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)測定, 綜合分析其生物學(xué)功能, 推測新的、潛在的藥物作用靶標。蛋白質(zhì)組學(xué)研究不僅為發(fā)現(xiàn)藥物作用潛在靶點提供可能,同時也能提高已發(fā)現(xiàn)的藥物作用下游事件的效率,并促進人們根據(jù)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律合理設(shè)計藥物或?qū)ζ溥M行結(jié)構(gòu)改造。因此,蛋白質(zhì)組學(xué)是基因組和藥物發(fā)現(xiàn)的橋梁和紐帶。近年來,人們根據(jù)蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物研究中的應(yīng)用提出了藥物蛋白質(zhì)組學(xué)(pharmacoproteomics)或稱化學(xué)基因組學(xué)(chemogenom ics)。其研究內(nèi)容 包括基礎(chǔ)和臨床兩個方面:基礎(chǔ)研究主要包括藥物靶點的發(fā)現(xiàn)與確認、候選化合物的篩選、藥物臨床前評價以及藥物作用機制的探討等。臨床研究主要包括將疾病特異性蛋白作為有效藥物選擇的依據(jù)和臨床疾病診斷的標志物,以及臨床患者的個體化治療。此外,化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)(chemoproteomics)和 結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)(structural proteomics)在藥物發(fā)現(xiàn)過程中也有著重要的應(yīng)用價值?；瘜W(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)是利用特定的化學(xué)小分子探針研究靶蛋白的生物學(xué)功能,或通過篩選小分子配體與蛋白的結(jié)合驗證可能的靶。結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)旨在為所有蛋白提供三維結(jié)構(gòu)信息并為大量未注釋蛋白的功能研究提供線索?；瘜W(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)能夠幫助認識某種 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),預(yù)示其生物學(xué)功能,并評價其作用藥物靶標的潛能,從而實現(xiàn)對藥靶的發(fā)現(xiàn)和確認,并提 高藥物篩選的成功率。目前,蛋白質(zhì)組學(xué)已經(jīng)成功用于腫瘤、糖尿病、艾滋病、關(guān)節(jié)炎、心血管疾病等多種疾病相關(guān)蛋白的檢測,為發(fā)現(xiàn)和確認治療這些 疾病的藥物靶標,以及篩選相關(guān)候選化合物提供有力的工具。 轉(zhuǎn)錄組學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)　轉(zhuǎn)錄組(transcriptome)是指一個細胞內(nèi)的一整套mRNA轉(zhuǎn)錄物,包含在生理或病理狀態(tài)下,生命體的細胞或組織在某一環(huán)境條件、某一生命階段所表達的全部基因種類以及表達水平。轉(zhuǎn)錄組學(xué)(transcriptomics)研究可以精確反映基因表達的時空性,以及機體組織細胞對內(nèi)/外環(huán)境變化的反應(yīng)性和適應(yīng)性。轉(zhuǎn)錄組學(xué)通過分析轉(zhuǎn)錄譜中的共調(diào)節(jié)基因,闡明基因選擇性表達所依賴的復(fù)雜調(diào)控信號網(wǎng)絡(luò),提示基因組中與某一生命現(xiàn)象或病理狀態(tài)相關(guān)的基因。基于這些信號網(wǎng)絡(luò)尋找和發(fā)現(xiàn)調(diào)控基因的未知生物學(xué)功能,提示藥物潛在的作用靶點及其發(fā)揮作用的分子機制。轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究的主要技術(shù)手段主要是基因芯片技術(shù),其主要分析方法包括隨機 cDNA測序、mRNA展示和差異雜交等。轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究在藥物發(fā)現(xiàn)過程中 也具有重要的應(yīng)用價值,包括藥物靶點的探索與發(fā)現(xiàn)、指導(dǎo)新藥設(shè)計與合成、新藥篩選等。 代謝組學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)　機體代謝物的動態(tài)變化可以敏感地反映機體對外源性化合物的反應(yīng)性,并提示機體的生理或病理狀態(tài)。代謝產(chǎn)物譜包含豐富的生物學(xué)信息,這些信息可以反映或提示機體對藥物的代謝途徑、代謝特點以及藥物對機體整體的影響。1999年英國教授Nicholson等在NMR分析的基礎(chǔ)上首次正式提出代謝組(metabonom ics)學(xué)概念()。代謝組學(xué)的主要研究對象是生物體液(包括尿液、血液、汗液、膽汁、腦脊液 等)細胞提取物以及組織提取物,動態(tài)評價機體生物液體中內(nèi)源性和/或外源性代謝產(chǎn)物的濃度與功能,即代謝產(chǎn)物譜的變化,從而動態(tài)評價藥物對機體產(chǎn)生的生物學(xué)作用及機體的反應(yīng)性。代謝組學(xué)通過分析機體生物液體和組織中代謝產(chǎn)物譜的變化,研究機體整體生物學(xué)狀況及其功能調(diào)節(jié)。代謝組學(xué)與其它“組學(xué)”相互聯(lián)系,共同提示生命現(xiàn)象的本質(zhì)。然而,盡管基因組學(xué) /轉(zhuǎn)錄組學(xué)或 蛋白質(zhì)組學(xué)研究可以直接或間接反映外 /內(nèi)環(huán)境改 變對機體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng),但這種效應(yīng)很難從 整體上反映機體的終點狀態(tài)。例如,有些藥物可以直接影響基因的表達與調(diào)控,但由于在基因多態(tài)性、 機體代償性機制等許多因素的影響下,有時候藥物對機體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)與基因和蛋白表達并沒 有明顯的相關(guān)性。在這種情況下,基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)或蛋白質(zhì)組學(xué)研究就不能比較準確地反應(yīng)機體的最終反應(yīng)性。代謝產(chǎn)物是機體繼基因激活、轉(zhuǎn)錄、翻譯、翻譯后修飾等一系列生命活動之后的最終信號載體之一。因此,代謝組學(xué)研究有可能更為準確而全面地揭示藥物對機體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)以及機體對藥物的作用。代謝組學(xué)通過分析與藥物作用密切相關(guān)的生物液體中內(nèi)源性代謝產(chǎn)物濃度,比對藥物不同作用劑量以及不同作用時間機體代謝產(chǎn)物譜特征,從而為尋找藥物的作用靶點,探索藥物作用機制以及疾病早期診斷的生物標志物提供有力工具, 成為基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究的有力補充。此外,代謝組學(xué)技術(shù)還可以廣泛地參與藥物的早期藥理學(xué)活性及毒性篩選、先導(dǎo)化合物的選擇與優(yōu)化,以及藥物臨床前安全性評價。 高通量篩選和高內(nèi)涵篩選與藥物發(fā)現(xiàn) 隨著組合化學(xué)、計算機輔助藥物設(shè)計、天然產(chǎn)物分離純化等技術(shù)的快速發(fā)展,后基因組時代出現(xiàn)大量的候選化合物,而人類基因組計劃和蛋白質(zhì)組研究不斷發(fā)現(xiàn)大量新的潛在藥物靶標。制藥工業(yè)迫切需要對這些新的候選物進行藥效學(xué)、藥代動力學(xué)、毒理學(xué)等多方面的快速規(guī)?；Y選,同時對可能的藥物靶標進行驗證和確認。因此,構(gòu)建快速高效的藥物篩選體系和新的技術(shù)方法成為藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的研究熱點。近年來,高通量篩選(high throughput screening, HTS)、高內(nèi)涵篩選(high content screening, HCS)技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于藥物的發(fā)現(xiàn)過程。 高通量篩選在藥物發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用　HTS是上世紀末開始興起的藥物篩選新技術(shù)體系。HTS主要依賴于體外細胞和分子水平的篩選模型,可在短時間內(nèi)實現(xiàn)樣品的高度自動化大規(guī)模篩選,這一 篩選過程又被稱為反向藥理學(xué)。HTS篩選的靶點包括受體、酶、離子通道等,其常用檢測技術(shù)有基于受體配體結(jié)合實驗的同位素標記法、酶底物法、報告基因法、熒光探針標記法等。與傳統(tǒng)藥物篩選方式相比,HTS具有明顯的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在: (1)微量篩選,節(jié)約資源: HTS一般僅需微克(μg)樣品便可對候選物進行篩選,從而大量減少實驗耗材。(2)有效利用藥用資源,提高藥物發(fā)現(xiàn)機率: HTS實現(xiàn)了藥物 篩選的規(guī)?；?并可通過一藥多篩,充分挖掘藥物的 可能藥用價值。 (3)高度自動化,操作便捷: HTS主 要采用計算機進行操作控制,減少人為操作誤差率 并提高實驗結(jié)果的準確性。HTS通常包括候選化合 物和篩選模型(通常是單一的藥物靶標)的選擇。候選物對藥靶藥理學(xué)作用的初步篩選。 然后選擇具有活性的候選物對其進行復(fù)篩,重點研究該候選物與藥靶作用的強度、量效關(guān)系以及作用特征等。 此后,根據(jù)樣品初篩和復(fù)篩的結(jié)果,再選擇其中某個或某些特定候選物進行深入篩選,包括候選物對藥物作用的基本細胞毒性、選擇性強弱、可能作用機制、與同類化合物的比較研究等。近幾年,HTS技術(shù)進一步微量化和自動化,形成超高通量篩選(ultra high throughput screening,uHTS)。uHTS采用微量化技術(shù)和更靈敏的檢測方法以及高度自動化進樣系統(tǒng)與 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),進一步提高藥物篩選的效率并降低成本。檢測微量化和操作自動化是 uHTS的關(guān)鍵技術(shù)。目前 uHTS檢測所需樣品體積為pL水平,每日篩樣量可高達10萬次以上。