【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 活性,是研發(fā)減肥藥的途徑。為此,對(duì)右芬氟拉明加以構(gòu)象限制,得到苯并氮雜化合物lorcaserin ,它對(duì)5HT2C的選擇性作用強(qiáng)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(dòng)新藥的研發(fā) 現(xiàn)代“組學(xué)”與藥物發(fā)現(xiàn) 20世紀(jì)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(diǎn)?；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(gè)層面對(duì)藥物發(fā)現(xiàn)過程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 　人類基因組計(jì)劃的實(shí)施和完成提供了更多基因變異與藥物個(gè)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(cè)與發(fā)現(xiàn),大規(guī)模基因分型技術(shù)、DNA測(cè)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(gè)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_(dá)是大部分機(jī)體對(duì)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(dá)譜與信號(hào)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(dá)改變,提示疾病相關(guān)的易感基因和藥物靶點(diǎn)共表達(dá)的新序列,極大地促進(jìn)了藥物作用新靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)。特別是針對(duì)單基因疾病,基因組研究對(duì)發(fā)現(xiàn)預(yù)防和治療疾病的靶標(biāo)十分有利并有助于治療藥物的分子設(shè)計(jì)。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(cè)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(diǎn)。藥物基因組學(xué)以提高藥物療效及安全性為目標(biāo),研究個(gè)體遺傳學(xué)特性如何影響機(jī)體對(duì)藥物的反應(yīng),包括基因變異所致的不同患者對(duì)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(yùn)、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(duì)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(cè)和分析技術(shù),包括以 DNA 芯片、生物統(tǒng)計(jì)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(zhǔn)確定義以及信號(hào)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(zhǔn)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(yùn)用于藥物發(fā)現(xiàn)過程,推動(dòng)個(gè)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(jī)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(yán)重的細(xì)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(jìn)展。蛋白質(zhì)是基因表達(dá)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(shí)現(xiàn)基因組研究的價(jià)值。蛋白質(zhì)組學(xué)是研究生物機(jī)體、組織或細(xì)胞甚至亞細(xì)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(dòng)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(gè)基因表達(dá)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(diǎn)。而且,目前已知的約500個(gè)藥物作用靶點(diǎn)中(不包括抗菌、抗病毒、抗寄生蟲 藥的作用靶點(diǎn)) ,主要是受體、酶類、離子通道和核受體等,其中90%的靶點(diǎn)為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究通過組織或細(xì)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(cè)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(dá)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(duì)這些蛋白進(jìn)行一級(jí)結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)測(cè)定, 綜合分析其生物學(xué)功能, 推測(cè)新的、潛在的藥物作用靶標(biāo)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究不僅為發(fā)現(xiàn)藥物作用潛在靶點(diǎn)提供可能,同時(shí)也能提高已發(fā)現(xiàn)的藥物作用下游事件的效率,并促進(jìn)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(jì)藥物或?qū)ζ溥M(jìn)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?jī)?nèi)容 包括基礎(chǔ)和臨床兩個(gè)方面:基礎(chǔ)研究主要包括藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)、候選化合物的篩選、藥物臨床前評(píng)價(jià)以及藥物作用機(jī)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(biāo)志物,以及臨床患者的個(gè)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(jià)值。化學(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(yàn)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(rèn)識(shí)某種 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),預(yù)示其生物學(xué)功能,并評(píng)價(jià)其作用藥物靶標(biāo)的潛能,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)藥靶的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn),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(cè),為發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)治療這些 疾病的藥物靶標(biāo),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(gè)細(xì)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(xì)胞或組織在某一環(huán)境條件、某一生命階段所表達(dá)的全部基因種類以及表達(dá)水平。轉(zhuǎn)錄組學(xué)(transcriptomics)研究可以精確反映基因表達(dá)的時(shí)空性,以及機(jī)體組織細(xì)胞對(duì)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(dá)所依賴的復(fù)雜調(diào)控信號(hào)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?；谶@些信號(hào)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(diǎn)及其發(fā)揮作用的分子機(jī)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(jī) cDNA測(cè)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(jià)值,包括藥物靶點(diǎn)的探索與發(fā)現(xiàn)、指導(dǎo)新藥設(shè)計(jì)與合成、新藥篩選等。 代謝組學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)　機(jī)體代謝物的動(dòng)態(tài)變化可以敏感地反映機(jī)體對(duì)外源性化合物的反應(yīng)性,并提示機(jī)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(jī)體對(duì)藥物的代謝途徑、代謝特點(diǎn)以及藥物對(duì)機(jī)體整體的影響。1999年英國(guó)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(duì)象是生物體液(包括尿液、血液、汗液、膽汁、腦脊液 等)細(xì)胞提取物以及組織提取物,動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)機(jī)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(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)藥物對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的生物學(xué)作用及機(jī)體的反應(yīng)性。代謝組學(xué)通過分析機(jī)體生物液體和組織中代謝產(chǎn)物譜的變化,研究機(jī)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(duì)機(jī)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(jī)體的終點(diǎn)狀態(tài)。例如,有些藥物可以直接影響基因的表達(dá)與調(diào)控,但由于在基因多態(tài)性、 機(jī)體代償性機(jī)制等許多因素的影響下,有時(shí)候藥物對(duì)機(jī)體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)與基因和蛋白表達(dá)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(zhǔn)確地反應(yīng)機(jī)體的最終反應(yīng)性。代謝產(chǎn)物是機(jī)體繼基因激活、轉(zhuǎn)錄、翻譯、翻譯后修飾等一系列生命活動(dòng)之后的最終信號(hào)載體之一。因此,代謝組學(xué)研究有可能更為準(zhǔn)確而全面地揭示藥物對(duì)機(jī)體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)以及機(jī)體對(duì)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(duì)藥物不同作用劑量以及不同作用時(shí)間機(jī)體代謝產(chǎn)物譜特征,從而為尋找藥物的作用靶點(diǎn),探索藥物作用機(jī)制以及疾病早期診斷的生物標(biāo)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(bǔ)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(píng)價(jià)。 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(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)、天然產(chǎn)物分離純化等技術(shù)的快速發(fā)展,后基因組時(shí)代出現(xiàn)大量的候選化合物,而人類基因組計(jì)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(biāo)。制藥工業(yè)迫切需要對(duì)這些新的候選物進(jìn)行藥效學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)、毒理學(xué)等多方面的快速規(guī)模化篩選,同時(shí)對(duì)可能的藥物靶標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)。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(diǎn)。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(jì)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(xì)胞和分子水平的篩選模型,可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)樣品的高度自動(dòng)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(diǎn)包括受體、酶、離子通道等,其常用檢測(cè)技術(shù)有基于受體配體結(jié)合實(shí)驗(yàn)的同位素標(biāo)記法、酶底物法、報(bào)告基因法、熒光探針標(biāo)記法等。與傳統(tǒng)藥物篩選方式相比,HTS具有明顯的優(yōu)勢(shì),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(duì)候選物進(jìn)行篩選,從而大量減少實(shí)驗(yàn)耗材。(2)有效利用藥用資源,提高藥物發(fā)現(xiàn)機(jī)率: HTS實(shí)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(jià)值。 (3)高度自動(dòng)化,操作便捷: HTS主 要采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作控制,減少人為操作誤差率 并提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)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(biāo))的選擇。候選物對(duì)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(duì)其進(jìn)行復(fù)篩,重點(diǎn)研究該候選物與藥靶作用的強(qiáng)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(gè)或某些特定候選物進(jìn)行深入篩選,包括候選物對(duì)藥物作用的基本細(xì)胞毒性、選擇性強(qiáng)弱、可能作用機(jī)制、與同類化合物的比較研究等。近幾年,HTS技術(shù)進(jìn)一步微量化和自動(dòng)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(cè)方法以及高度自動(dòng)化進(jìn)樣系統(tǒng)與 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),進(jìn)一步提高藥物篩選的效率并降低成本。檢測(cè)微量化和操作自動(dòng)化是 uHTS的關(guān)鍵技術(shù)。目前 uHTS檢測(cè)所需樣品體積為pL水平,每日篩樣量可高達(dá)10萬次以上。