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发现新药有多难?

编辑说:新药发现的主要成分绝对是艰苦劳动。说是99%的汗水加上1%的其它东西一点不为过。以本周一篇发表在《J. Med. Chem.》的文章为例讲讲新药开发的一小部分,即先导物发现与优化的困难。

来源:美中药源   2016-03-09 08:57先导物发现优化

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发现新药很难已经是老生常谈。一片药其貌不扬,绝大多数人甚至不知道一个药的准确标签和临床试验简历,更不可能理解发现过程的艰辛。即使业内人士如果没有多年经验也未必能真正体会到这个行业的个中三味。灵感、运气、执着都很关键,但新药发现的主要成分绝对是艰苦劳动。说是99%的汗水加上1%的其它东西一点不为过。今天就以本周一篇发表在《J. Med. Chem.》的文章为例讲讲新药开发的一小部分,即先导物发现与优化的困难。

这是葛兰素科学家的一个工作,目标是找到针对一个叫做RIP1蛋白的抑制剂。RIP1是一个蛋白激酶,和自身免疫疾病有一定关联。蛋白激酶抑制剂的开发最主要难题是选择性而不是活性。为了找到先导物他们首先筛选了葛兰素的激酶底物化合物库,并找到一些所谓二型激酶抑制剂,即和RIP1失活构象结合的化合物。虽然二型抑制剂一般比一型抑制剂(和活性构象结合,因为所有激酶的活性构象非常接近所以选择性更差)选择性略高,但这些化合物理化性质和选择性都不好。他们接着筛选了公司整个化合物库(200万化合物)。找到的骨架虽然选择性有改进,但PK非常差。这是另一个不容易优化的性质。这时候有些人会认为如果分子有足够活性,只要加大投入,选择性、PK的问题都可以解决。但是有经验的药物化学家会告诉你如果你的分子骨架天然有缺陷,要找到候选药物非常困难。

葛兰素显然知道这一点。他们没有继续优化这些希望渺茫的先导物,而是筛选了一个有77亿化合物的DNA标记化合物库。这是一个相对新型的化合物库,因为有DNA标记所以活性化合物的鉴定非常容易,所以比一般化合物库大很多。当然任何筛选都有假阳性,这么多化合物的假阳性是个头疼的问题。他们从77亿化合物找到三类骨架,不仅活性不错,选择性出奇的好,在456个激酶中只有RIP1活性。这几乎是个奇迹。

为了弄清这个化合物的结合模式以确证观测到的活性不是噪音和进一步优化,他们需要得到晶体结构。虽然RIP1和二型抑制剂可以共结晶,可能是因为蛋白构象差异,但和这类高选择性化合物却无法结晶。他们只好另寻他径,先在分子上接了了一个可通过光化学激活的反应基团(diazirine),从而知道这个化合物在RIP中和哪几个氨基酸接近。然后作者用核磁共振氢氘交换进一步确定化合物的结合位点。最后用计算方法比较可靠地推断这个化合物结合在ATP磷酸结合位点,并和所谓的hinge没有直接作用。这相当于一个三型激酶抑制剂。

这个结合模式的特殊性无疑是高选择性的来源,但也带来一些困难。由于这个结合太特殊了,人和小鼠RIP1活性差很多,这给临床前动物模型带来很多困难。他们把5个不同变异的RIP1转染到细胞中,证明了活化loop的刚性是活性区别的原因。最后他们找到一个对人和小鼠RIP1活性都还可以的化合物,在动物模型看到了疗效。

这篇文章涉及的经验、判断、和大量研发技术很多国内公司尚不具备,由此也可看到我们和世界先进国家的差距。先导物优化虽然很繁琐,但并不是新药开发最难的一步。现在新药技术上公认的瓶颈是靶点的选择和确证,而资本的最大风险来自三期临床的判断。漫长的新药开发过程中有很多像先导物优化这种需要高度技能和技术支持的步骤,哪座庙没拜到都可能前功尽弃。所以从这个工作大家可以管中窥豹,想象要成功发现、上市一个新药有多么困难。


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