中国医学科学院医药生物技术研究所

标本兼顾是我国医学遵循的重要治疗原则，既强调治疗疾病症状，也治疗疾病起因。[1]“西药研发讲究靶点，而中国原创药的研发，则更具智慧，不是头疼医头、脚痛医脚，而是体现标本兼治、君臣佐使等系统论思想。”蒋建东院士认为，如果能够真正做到标本兼治的话，相对于只治标来说当然是个更优解。[1] 01 标本兼治，更系统更智慧的“解题思路” 阿兹夫定作为国内首款获批的国产新冠口服药，已成功治愈数超千万新冠感染患者，历经实战考验，安全有效，能显著降低患者死亡风险。关于阿兹夫定的作用机制，专利发明人之一的蒋建东院士用“独特”一词来形容，这就是他在多次行业会议提到的“标本兼治”：作为广谱RNA病毒抑制剂，阿兹夫定可抑制新冠病毒RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp），在合成过程中嵌入病毒RNA中，阻断RNA延伸，终止RNA链合成和病毒复制。[2]阿兹夫定进入体内后主要富集于胸腺，在胸腺内完成三次磷酸化后，首先清除胸腺内的病毒，让胸腺分泌出更多功能健全的CD4+细胞，从而增强体内免疫功能以更有效地抑制新冠病毒。[3] 胸腺作为重要的免疫器官和内分泌腺，在免疫活性T细胞的成熟过程中起着至关重要的作用，这些T细胞是防御包括病毒和细菌在内的各种病原体的主要防线之一。[4] 2021年12月，蒋建东院士联合常俊标院士以及多位共同通讯作者在国际权威杂志Signal Transduction and Targeted Therapy（STTT）在线发表题为《Azvudine is a thymus-homing anti-SARS-CoV-2 drug effective in treating COVID-19 patients》的研究论文。2024年3月，蒋建东院士所在的中国医学科学院药物研究所以及中国医学科学院医药生物技术研究所联合研究团队在权威期刊Acta Pharmaceutica Sinica B（APSB）发表题为《Selectively T cell phosphorylation activation of azvudine in the thymus tissue with immune protection effect》的研究论文。这两篇论文均围绕阿兹夫定在胸腺的三磷酸化与抑制新冠病毒复制和提升机体免疫功能的关系，以下为具体的研究结论。 阿兹夫定显著降低病毒载量 新冠病毒感染的恒河猴模型试验显示，使用阿兹夫定治疗后（0.07mg/kg），猴子的胸腺检测不出病毒的核酸，上呼吸道、肺部和血液中的病毒载量也大幅降低。这表明阿兹夫定在体内具有显著的抗病毒效力。[3] 图a：恒河猴模型中鼻拭子、血液、肺和胸腺中 的病毒载量（红色为阿兹夫定治疗组）[3] 阿兹夫定显著缓解肺部病变 对于新冠病毒主要侵袭的靶器官之一——肺，未治疗组肉眼可见肺部出血点，胸片上也明显可见肺部毛玻璃样病变。相比之下，用阿兹夫定治疗的恒河猴，所有的肺部病变都得到了非常有效的缓解。[3] 图：未治疗组（左）和阿兹夫定治疗组（右） 恒河猴解剖和影像学检查[3] 阿兹夫定具有免疫增强作用 （1）阿兹夫定及其磷酸化代谢物主要富集在胸腺和脾脏中 大鼠单次和多次给药后，阿兹夫定及其磷酸化代谢产物的结构和在大鼠胸腺中的MRM色谱图证明其主要在胸腺和脾脏中富集。[4] 图A:阿兹夫定及其三磷酸化代谢产物的结构 图B:阿兹夫定及其代谢产物在大鼠胸腺中的MRM色谱图 （2）阿兹夫定通过激活CD4+和CD8+T细胞，显著改善胸腺的免疫功能 众所周知，CD4+和CD8+是T细胞的两种主要亚群，它们在人体的免疫系统中扮演着关键角色。 研究发现，在五种类型的胸腺细胞中，阿兹夫定显著提高了T细胞激活信号，特别是在CD4+和CD8+细胞中，涉及T细胞激活的免疫反应信号也有所增加。阿兹夫定显著促进了胸腺中的先天免疫反应信号，主要在CD4+细胞中。[3] 图b:显示了经阿兹夫定处理或未处理的感染恒河猴各细胞亚群中T细胞活化、参与免疫反应的T细胞活化、先天免疫反应和免疫系统过程正调控等GO生物过程术语的表达水平直方图。 图c:显示了各细胞亚组中与病毒应答相关的GO生物过程术语的表达水平直方图。 此外，阿兹夫定在胸腺内多种免疫细胞类型中对核苷酸和核苷类似物代谢系统表现出激活作用，这有助于其在胸腺组织中的富集，并激活免疫细胞以对抗新冠病毒活性。阿兹夫定在胸腺中的磷酸化激活有利于机体的免疫保护特性。[4] 图：阿兹夫定显示出对胸腺内不同免疫细胞类型的核苷酸和核苷类似物代谢系统的激活作用，并激活免疫细胞以对抗新冠病毒活性 综上：阿兹夫定能显著降低病毒载量，缓解肺部病变，而且阿兹夫定还具有免疫增强作用，进入体内后主要富集于胸腺，在胸腺内完成三次磷酸化后，消灭病毒，激活更多功能健全的CD4+细胞，从而增强体内免疫功能。 02 阿兹夫定安全有效， 获得多位权威专家高度认可 根据国家传染病医学中心（首都医科大学附属北京地坛医院和浙江大学医学院附属第一医院）组织国内感染、呼吸、重症、药学约30位权威专家编写的《新型冠状病毒感染患者抗病毒治疗专家共识》，共识内容指出：“阿兹夫定为广谱RNA病毒抑制剂，可抑制新冠病毒 RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)，在合成过程中嵌入病毒RNA中，阻断 RNA延伸，终止RNA链合成，进而终止病毒复制。由于阿兹夫定可在胸腺和外周血淋巴细胞中富集，显著降低胸腺的病毒载量，从而增强机体的免疫功能来抑制新冠病毒。”关于阿兹夫定的不良反应，《专家共识》中明确表述，临床试验结果显示，阿兹夫定组与安慰剂对照组的不良事件发生率无统计学差异，且多为轻度。 阿兹夫定发明人之一、中国科学院院士常俊标在接受媒体采访中表示：“阿兹夫定作为一种抑制病毒RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)的核苷类似物，能特异性作用于新冠病毒RdRp，从而抑制病毒复制，其药物靶向性强且长效。相关实验表明，阿兹夫定具有广谱抑制RNA病毒复制的作用。新冠病毒同属RNA作为遗传物质的病毒，经临床试验证明，该药对新冠病毒有良好的抑制作用。同时，对于变异病毒也同样有效。” 首都医科大学北京地坛医院感染临床和研究中心张福杰主任表示：“阿兹夫定是特异性作用于RdRp的核苷类药物，可精准阻断新冠病毒RNA复制。非临床研究显示，阿兹夫定可有效抑制SARS-CoV-2毒株，改善肺损伤，增强免疫，显著缩短核酸转阴时间。在中国和俄罗斯进行的III期临床试验结果充分验证了阿兹夫定在轻、中度新冠病毒肺炎患者中的疗效与安全性。” 北京大学第一医院感染科主任王贵强教授在8月初举办的行业大会上介绍了阿兹夫定在新冠病毒感染治疗中的最新研究进展。阿兹夫定具有独特的标本兼治的作用机制，既能抑制新冠病毒复制，又能提升患者的免疫功能。阿兹夫定自上市以来，已成功治愈超千万新冠感染患者，不良反应报告率仅为0.02%，安全性良好！而且，多项真实世界研究证实阿兹夫定能显著降低新冠感染老年患者死亡风险。 深圳市第三人民医院院长卢洪洲教授表示：“理论上有病毒就有损伤，而阿兹夫定是抑制病毒的药，因此用药以后病毒减少就没有损伤，所以只要是阳性的、体内有新冠病毒的人，早期无症状可发展为有症状，早期无症状可发展为重症甚至死亡者都可以预测早点用药。抗病毒用药范围可以更广泛，只要有病毒就可以用，没有病毒就没有传染性，就没有机体损伤。” 广州医科大学附属市八医院感染病中心ICU主任李粤平表示：“抗新冠病毒药物主要作用是抑制病毒复制，所以要早期使用，越早效果越好。阿兹夫定的优点是在于和其他药物没有什么相互作用，例如降压药、降脂药、抗凝药，阿兹夫定没有太大的副作用，同时使用时无需考虑停药问题。” 南京大学医学院附属鼓楼医院副院长、南京大学病毒与感染病研究所所长吴超教授表示：“从适应症来看，阿兹夫定适用于治疗成人普通型COVID-19患者。这也意味着，如果有基础性疾病的患者，可以服用一些阿兹夫定。所谓越早越好，即，尽量在发病后第三天、第五天之内服用。特别是65岁以上的老年人，伴有基础性疾病，这类人群每个人都可以服用。不仅可以预防重症，还可以促进病毒提早被清除，提前清除病毒，对老年人的原本不强大的免疫反应而言是至关重要的。同样的，病毒的快速清除对于阻断传播，特别是对家人和其它人的保护也是有重要价值的。” 南京大学医学院附属金陵医院施毅教授表示：“应用阿兹夫定等抗病毒药物是希望能对轻型和普通型患者有效治疗的同时，能减少其向重型发展的趋势，从而降低病死率，早期治疗达到更好的疗效，第九版诊疗方案推荐的抗病毒治疗药物如阿兹夫定等的效果是目前证据最为充分的。” 参考文献： [1] https://mp.weixin.qq.com/s/ZsZ0no9ruOvmo4S52oRexg [2] Yu, B.; Chang, J. Azvudine (FNC): a promising clinical candidate for COVID-19 treatment. Signal Transduction and Targeted Therapy 2020, 5 (1), 236. [3] Zhang JL, et al. Signal Transduct Target Ther. 2021 Dec 6;6(1):414. [4] Sheng Ning et al., Selectively T cell phosphorylation activation of azvudine in the thymus tissue with immune protection effect,Acta Pharmaceutica Sinica B, https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.apsb.2024.03.032 免责声明：本文仅作最新前沿信息交流之目的，文中所有观点不代表梅斯医学立场，亦不代表梅斯医学支持或反对文中观点。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊！

点击上方的 行舟Drug ▲ 添加关注小分子药物筛选技术研究现状及其应用进展来源《医药导报》 2024年2月 第43卷第2期作者武瑞君，李玮琦，杨阳，王晶，张鑫，方子寒，张小奕，苏月中国生物技术发展中心摘要小分子药物筛选技术伴随着药物的发现正在不断更新和拓展，药物筛选技术的创新可以提高研发效率和成功率、缩短研发周期、降低成本。从基于已知活性化合物和高通量筛选等传统筛选技术，到基于结构的药物发现、基于片段的药物发现、DNA编码化合物库、蛋白降解靶向联合体等新技术，小分子药物筛选技术在不断拓宽小分子药物的市场潜力。该文将介绍目前小分子药物筛选技术整体现状，系统综述各技术及其优劣势，为小分子药物筛选新技术的发展提供重要参考。关键词小分子药物筛选技术; 高通量筛选; 基于结构的药物发现; 基于片段的药物发现; DNA编码化合物库; 蛋白降解靶向联合体_正文_近年来，以抗体药物为代表的生物大分子药物研究热度持续增高，但小分子药物因具有分子量小、给药途径多、免疫原性低、可以穿透细胞膜、研发成本低、生产工艺成熟、易于储存和运输等优势[1]，依然是创新药物研发的主战场。先导化合物的发现与优化在小分子药物研发过程中处于至关重要的环节，高质量的活性先导化合物能够大大缩短药物研发周期、节约成本、提高研发成功率[2]。随着生命组学、系统生物学、结构生物学等新兴学科以及高性能计算、大数据分析、人工智能等信息技术深度融入药物研发，小分子药物筛选新技术伴随着药物的发现正在不断更新和拓展，在基于已知活性化合物(Known)的药物发现和高通量筛选(high-throughput screening，HTS)[2]等传统筛选技术的基础上，基于结构的药物发现(structure-based drug discovery，SBDD)、基于片段的药物发现(fragment-based drug discovery，FBDD)、DNA编码化合物库(DNA encoded compound library，DEL)、蛋白降解靶向联合体(proteolysis targeting chimeras，PROTAC)等药物筛选新技术应运而生[3-7]。笔者在本文将介绍目前小分子药物筛选技术整体现状，系统综述HTS、SBDD、FBDD、DEL、PROTAC等技术平台及其优劣势，分析小分子药物筛选新技术研发的重要性，为小分子药物筛选新技术的未来发展提供参考。1小分子药物筛选技术整体发展现状新药研发具有周期长、投入大、风险高等特点。以小分子药物为例，研发周期平均需要约10年，包括发现苗头化合物(Hit)并经过层层结构优化得到先导化合物的药物发现阶段(2~4年)、针对候选化合物(candidate)的临床前研究阶段(1~3年)和临床阶段(3~7年)。其中，药物发现阶段是小分子药物研发中最重要的基础环节，且药物筛选技术直接关系到先导化合物质量、研发效率、研发成本以及成药可能性，是新药研发持续进行的关键。1985年之前，先导化合物的发现主要是通过人工进行，每周处理的样本数仅有数百个[8]。随着分子生物学、结构生物学等现代科学的快速发展，小分子药物发现进入基于靶点的药物设计时代，传统药物筛选方法如基于Known的药物发现由于效率低、较难研发出原创性成果、容易陷入专利陷阱等缺点，无法满足新药研发需求，药物筛选新技术不断更新迭代，HTS大大缩短先导化合物开发在药物研发中的时间，SBDD、FBDD等也逐渐成为小分子药物研发的常见手段[2-5]。通过对2022年至今在Journal of Medicinal Chemistry期刊上发表的文章进行分析统计，结果发现基于HTS、SBDD、FBDD、DEL和PROTAC的应用占比分别约为17.4%、51.2%、19.5%、4%、6.3%，在一定程度上反映目前SBDD、FBDD等新策略在新药研发领域发挥越来越重要的作用。文章内容由凡默谷小编查阅文献选取，排版与编辑为原创。如转载，请尊重劳动成果，注明【来源：凡默谷公众号】。2不同小分子药物筛选技术的最新研究进展与应用2.1 HTSHTS技术出现于20世纪80年代末和90年代初，是指以分子水平和细胞水平的实验方法为基础，以微板形式作为实验工具载体，以自动化操作系统执行试验过程，以灵敏快速的检测仪器采集实验结果数据，运用计算机对实验数据进行分析处理，并以相应的数据库支持运转的技术体系。该技术可在短时间内对数以千万的样品进行检测，具有高度标准化、筛选速度快、灵敏度高、自动化程度高、特异性强、所需样品量小等优点[9]。经过几十年的发展，HTS已经发展成为目前主流的小分子药物筛选方法之一，大量获批药物均由该技术筛选得到，例如治疗糖尿病的二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase-4，DPP-4)抑制剂西格列汀(sigliptin)、治疗乳腺癌的酪氨酸激酶抑制剂拉帕替尼(lapatinib)、治疗胃肠道基质肿瘤和转移性肾细胞癌的酪氨酸激酶抑制剂舒尼替尼(sunitinib)等[10]。但该技术仍具有筛选成本较高、耗时较长、分子多样性受制于化合物筛选库、较难对某些复杂靶点进行筛选等缺点。目前各研发团队仍在积极创新HTS技术，并广泛应用于创新药物研发。根据待测样品的种类，HTS可分为分子水平筛选和细胞水平筛选两大类。分子水平的筛选主要是检测受体功能的改变、蛋白质结合的抑制以及受体-配体结合的结构、动力学和亲和力等，常见的检测方法有荧光法(荧光偏振、荧光共振能量转移、酶联免疫吸附等)和非荧光法[表面等离子体共振(surface plasmon resonance，SPR)、核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)、质谱分析(mass spectrum，MS)等]。中国医学科学院医药生物技术研究所联合皖南医学院开发一种基于荧光偏振和生物素-亲和素反应的新冠病毒主蛋白酶(Mpro)小分子抑制剂高通量筛选方法。研究团队合成一种异硫氰酸荧光素和生物素双标记的小分子肽(FITC-S-Biotin)作为荧光偏振示踪剂和Mpro的水解底物，活性化合物可以通过抑制Mpro对FITC-S-Biotin的水解作用，改变荧光强度。研究团队应用该模型从天然产物化合物库中筛选到新冠病毒Mpro竞争性抑制剂二鹅掌菜酚(Dieckol)，半数抑制浓度(IC50)为(4.5±0.4) μmol·L-1[11]。上海科技大学研究团队建立一种高通量、无标签的亲和质谱筛选技术，用于筛选靶向G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors，GPCR)的小分子配体，通过对4333个化合物进行筛选，发现了1个5-羟色胺(5-ydroxytryptamine，5-HT)受体拮抗剂和4个胰高血糖素样肽-1受体(glucagon-like peptide-1receptor，GLP-1R)阳性变构调节剂[12]。细胞水平的筛选是在细胞个体水平完成的检测，常见的检测方法有离子通道检测、报告基因检测和细胞增殖检测，分别用于原发性电障碍等离子通道类疾病、瑞特综合征(rett syndrome，RTT)和阿尔兹海默病等脑部疾病、肿瘤和病毒感染等疾病的药物筛选[13]。中国科学院上海药物研究所研究人员利用表达钾离子通道蛋白家族KCNQ2的仓鼠卵巢细胞(CHO)，建立一种改进的HTS方法，通过铊通量测定法从80000个化合物中筛选出565个比阳性化合物活性更强的KCNQ2通道激动剂，然后使用384孔自动化膜片钳和传统膜片钳，筛选得到ZG1732和ZG208，半数有效浓度(EC50)分别为(31.04±0.18)，(1.37±0.06) μmol·L-1[14]。麻省理工学院怀特黑德生物医学研究所研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑技术，将荧光素酶报告基因插入人胚胎干细胞内源性K+/Cl-共转运蛋白2(KCC2)基因位点中，通过检测荧光强度，从900个化合物中筛选得到14个KCC2表达增强化合物(KEECs)，有望用于RTT的治疗[15]。美国默克公司研究团队以β干扰素(IFN-β)的分泌为表型，在单核细胞系THP-1中进行高通量筛选，发现口服非核苷酸干扰素基因刺激因子(stimulator of interferon genes，STING)激动剂MSA-2，能够以二聚体形式结合并激活STING，靶向肿瘤组织发挥持久高效的抗肿瘤免疫活性[16]。2.2 SBDDSBDD技术起源于20世纪末，是指从配体和靶点的三维结构出发，以分子识别为基础而进行的药物设计方法，主要目的是预测与靶点结合位点产生最佳相互作用的化合物，可分为基于受体结构的药物设计和基于配体结构的药物设计两大类。其中，基于受体结构的药物设计是根据受体大分子的三维结构，通过计算机辅助药物设计(computer aided drug design，CADD)等方法，确定小分子与受体的结合构象，评价结合活性，筛选出有潜力的配体小分子; 基于配体结构的药物设计是依据现有药物的结构、理化性质与活性关系的分析，建立定量构效关系或药效基团模型，设计新的化合物或具有新骨架的活性分子[17]。1995年，基于该策略有2个药物首次获得美国食品药品管理局(FDA)批准，分别为用于降低开角型青光眼和高眼压症眼压增高的碳酸酐酶抑制剂多佐胺、治疗艾滋病的人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)蛋白酶抑制剂沙奎那韦[18]。在CADD等技术的辅助下，SBDD显著提高了药物筛选命中率，具有开发成本较低、可从少量化合物筛选获得先导化合物、可直接预测受体和配体结合能力等优点。截至目前，FDA批准的药物大多基于该技术演化而来。但该技术需要受体完整的三维立体结构，且仅考虑受体和配体的结合强度而不能预测药效。随着结构生物学、人工智能与深度学习等不断突破，SBDD也在快速发展。麻省理工学院研发团队使用含有2335个已知抗菌活性的分子集合训练深度神经网络，该算法无需对药物进行标记，就可以分析化合物的分子结构并筛选潜在的抗生素。研究人员利用该算法筛选出的抗生素Halicin，与传统抗生素结构不同，显示出对包括结核分枝杆菌和碳青霉烯类耐药肠杆菌科在内的广泛病原菌系统发育谱的杀菌活性，并能有效治疗小鼠模型中难辨梭状芽孢杆菌和泛耐药鲍曼不动杆菌感染。Halicin是首次在没有任何人为假设的前提下，从零开始发现的全新抗生素[19]。印度TCS公司研发团队利用深度学习开发一种由图注意力网络和递归神经网络组合形成的条件生成模型，该模型利用图注意力网络学习活性位点的残基结构和相互作用，在药物靶向亲和力预测模型的指导下产生特定于靶向活性位点的小分子。研究人员在Janus激酶2(JAK2)和多巴胺受体D2(DRD2)上验证该方法，生成类似已知蛋白抑制剂的分子[20]。2.3 FBDD1981年JENCKS等[21]提出FBDD技术的概念和理论框架，认为某个类药性分子可以视为两个或多个具有生物活性小分子碎片的叠加。FBDD是利用NMR、SPR、X-射线单晶衍射(X-ray)以及TSAs等方法筛选出与靶蛋白具有相互作用的小分子弱活性片段，然后基于其结构信息对活性片段进行优化，得到具有更高活性的先导化合物的方法。该技术主要包括片段库的构建、活性小片段的筛选、片段的结构优化等步骤。其中，在构建片段库阶段，ERLANSON等[22]在先导化合物设计类药“五原则”的基础上，提出构建片段库的“三法则”，即片段的分子量<300，脂水分配系数<3，氢键供体与受体的数量分别<3。除此之外，片段库的大小需要根据所选择的筛选方法进行考虑，例如采用NMR或X-ray时，片段库的大小通常为1×102~1×103; 采用SPR时，因其具有高通量的特点，片段库大小可以达到1×105。片段的筛选是FBDD技术的核心，由于片段与靶点的结合作用较弱，因此需要高灵敏度和高稳定性的筛选方法检测，以满足所需的灵敏度和稳定性。随着技术的发展，微量热泳动、热迁移分析(TSAs)、弱亲和色谱等检测手段对NMR、SPR、X-ray等经典方法进行补充。通常经过筛选得到的初始片段活性很低，所以筛选后的关键是通过片段自组、片段连接或片段生长对片段进行结构优化，改善片段对靶标的选择性、生物利用度、生物转化等性质，使之成为候选药物，这也是FBDD技术最具挑战的环节[22]。与HTS比较，FBDD有以下优点，一是收集、维护和筛选片段库比化合物库更加容易，且筛选包含几千个片段的片段库就可以达到筛选化合物库的效果，研发周期更短; 二是具有更高的筛选命中率，可以实现对复杂靶标尤其涉及蛋白-蛋白相互作用靶点的处理; 三是片段的尺寸小、溶解度高，通常具有更好的药物属性，后期易于结构优化，有潜力成为活性高、选择性高的药物分子。截至目前，共有4个获批上市的药物利用FBDD技术筛选得到，分别为治疗黑色素瘤的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶B-raf(BRAF)抑制剂维莫非尼(vemurafenib)、治疗慢性淋巴细胞白血病的B细胞淋巴瘤因子2(Bcl-2)抑制剂维奈克拉(venetoclax)、治疗尿路上皮癌的成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptor，FGFR)抑制剂厄达替尼(erdafitinib)、治疗腱鞘巨细胞瘤的集落刺激因子1/干细胞因子受体(CSF1R/cKit)抑制剂Pexidartinib，其中维莫非尼从片段筛选到获批上市仅用6年时间[23-24]。该技术同样具有一定的局限性，如技术门槛要求较高，需要有较好的片段储备，且很大程度依赖于靶蛋白的三维结构信息，对纯化蛋白的需求量较大，片段经过结构优化后得到的先导化合物可能与片段分子结合位点不同，对筛选所需检测手段的灵敏度要求较高。各研发团队仍在积极开展相关研究工作。上海科技大学和复旦大学研究人员构建一种基于亲和质谱的FBDD筛选技术，与基于SPR或NMR的FBDD比较，该技术通过使用亲和质谱富集特定结合物，可减少2~4倍目标蛋白质和片段库化合物的使用量，分析速度可以提高2~3倍。研究人员利用该技术成功筛选到一种潜在的GPCR负变构调节剂Fg754，Fg754能够与钠离子变构位点特异性结合，且结合模式不同于已知的负变构调节剂[25]。印度昌迪加尔医学教育研究所研究人员以新冠病毒Mpro为靶点，利用FBDD技术对一个含有约20万化合物片段的片段库进行筛选，并将任何与相邻子口袋具有高亲和力的片段进行连接，最终得到17个与Mpro关键结合位点具有较高结合活性的分子，为新冠病毒候选药物研发提供更多选择[26]。2.4 DELDEL技术是一项基于组合化学和DNA技术的药物筛选方法，于1992年由美国Sydney Brenner和Richard Lerner提出，主要包括DNA编码化合物库的构建、DEL筛选以及先导化合物的产生等步骤[27]。该技术首先将每个化合物与一段特定的DNA分子序列进行连接，进行DNA编码，用作可扩增的识别条形码，构建经DNA编码的化合物库; 然后将活性靶蛋白和经DNA编码的化合物库进行亲和筛选，洗脱除去与靶蛋白亲和力弱或不结合的化合物，得到亲和力强的化合物集合; 由于化合物与DNA编码信息一一对应，筛选完成后利用高通量测序对筛选出化合物连接的DNA序列进行识别，确定编码对应的化合物分子; 最后重新合成不带DNA标签的化合物进行活性验证及结构优化，得到先导化合物[28]。DEL技术使用DNA标签作为条形码，可构建和筛选规模达几百万至数十亿种化合物的化学文库，具有库容量巨大、分子多样性好、对靶标蛋白需求量少等优点，DEL技术并非传统的一对一筛选，是将靶蛋白和整个编码化合物库同时孵育，具有显著的时间和成本优势，筛选周期为3~6个月，每个化合物筛选成本平均0.002美元。但DEL技术要求较高，暂无利用该技术获批上市的药物，且大体积的DNA编码标签以及组合化学在一定程度上增加筛选的复杂性和不确定性，需要进一步开发和优化与DNA相容的化学反应以保持化合物的类药性和库的纯度。此外，该技术的筛选对象主要针对纯化的生物靶点，对于难以表达的靶点或者活细胞体系等功能性靶点筛选较为困难[28-29]。目前，DEL技术已被国内外制药公司广泛应用，成为筛选先导化合物的重要手段，国内外DEL技术较为成熟的公司有4家，分别为英国葛兰素史克公司(GSK)、美国X-Chem公司、成都先导公司和丹麦Nuevolution公司。其中，GSK是对DEL技术应用最为成熟的企业，DEL库达几十亿量级，分子库筛选的靶点种类繁多，几乎涵盖所有疾病类型，但其DEL库的化学结构类型只有一种，为三嗪类杂环化合物，其技术仅供自用。GSK已有3个在研药物处于Ⅱ期临床试验阶段，分别为用于治疗糖尿病或心脑血管疾病等的可溶性环氧化物水解酶抑制剂GSK2256294、用于治疗银屑病或类风湿关节炎以及溃疡性结肠炎的ATP竞争型受体相互作用蛋白1(RIP1)抑制剂GSK2982772、用于治疗胰腺癌的RIP1抑制剂GSK3145095，其中GSK2256294是第一个由DEL技术发现并进入临床试验的小分子化合物[30]。成都先导公司是国内首个开展DEL研究的制药公司，目前已建立一个基于DEL的早期药物开发平台，该DEL库分子数量已超过1.2万亿，合成分子骨架的种类超过6000种，已有3个在研药物进入临床试验阶段，分别为用于治疗骨髓瘤或实体瘤的组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂HG146、用于治疗晚期实体瘤的STING激动剂HG381、用于治疗具有神经营养受体酪氨酸激酶(NTRK)或C-ROS原癌基因1酪氨酸激酶(ROS1)基因融合的原肌球蛋白受体激酶(TRK)抑制剂HG030。美国贝勒医学院和德克萨斯儿童医院研究人员致力于筛选人类蛋白溴域和末端外亚群(BET)中第一个溴域(BD1)的特异性抑制剂，BD1是癌症等疾病的潜在靶标。该团队利用DEL技术，在一个试管中同时对40亿个DNA编码分子进行筛选，得到对BD1具有高度选择性的化合物CDD-724，该化合物抑制BD1的能力约是抑制其他人类溴化结构域的2000倍[31]。2.5 PROTACPROTAC是将靶向蛋白募集到E3泛素连接酶进行泛素化标记，然后通过泛素-蛋白酶体系统(UPS)将其降解的新型药物分子体系的方法。UPS是细胞内蛋白质降解的主要途径，参与细胞内80%以上蛋白质的降解。该系统由泛素(Ub)、3种泛素化酶(泛素活化酶E1，泛素结合酶E2s，泛素连接酶E3s)、蛋白酶体及其底物蛋白质等构成，在ATP供能的情况下，蛋白通过一系列酶的作用，被标记上多泛素化并转移到蛋白酶体内进行降解。PROTAC就是利用UPS原理设计的一种双功能小分子，由3部分构成，中间的连接体(Linker)一端连接可靶向目标蛋白的配体，另一端连接E3泛素连接酶配体分子，利用UPS识别、结合并降解疾病相关的靶蛋白[32]。该技术是一种全新药物设计策略，理论上可以将任何过表达和突变的致病蛋白清除，达到治疗疾病的目的[33]。PROTAC的发展经历了第1代基于多肽片段的设计，到2008年开始的第2代小分子PROTAC设计，降解的靶蛋白包括甲硫氨酰氨肽酶2、雄激素受体、细胞视黄酸结合蛋白、雌激素受体、Tau微管相关蛋白、激酶类等，涉及的疾病包括癌症、类风湿疾病、神经退行性疾病等[32]。基于作用机制，PROTAC主要有以下优点: 一是PROTAC分子不直接抑制靶蛋白的功能活性，不需要与靶蛋白发生长时间和高强度的结合，可以靶向转录因子、支架蛋白和非酶蛋白等对于传统小分子药物“无成药性”的蛋白; 二是相比于传统小分子药物的“占位驱动”模型，PROTAC分子属于“事件驱动”，只需要瞬态结合就可以直接催化降解靶蛋白，因此使用催化剂量即可发挥药物疗效，耐药性更低; 三是由于靶蛋白与E3泛素连接酶之间的协同作用，PROTAC分子具有更高的选择性。尽管PROTAC技术从肽到全小分子有了显著的提升，但是与传统的小分子药物相比，PROTAC分子作为三元复合物，分子量较大，提高水溶性、稳定性、口服生物利用度、血管穿透能力等需进一步研究。此外，由于泛素化标记不仅涉及到蛋白质的降解，还关系到甲基化、乙酰化、磷酸化等过程以及DNA，其脱靶毒性仍是目前面临的难题[6，32]。PROTAC作为一种新兴的小分子药物研究领域，吸引了众多制药企业和学术机构开展研究。创立于2013年的美国Arvinas公司是该领域的领头羊，研发管线主要包括抗肿瘤药物和神经疾病药物，目前共有Bavdegalutamide(ARV-110)、ARV-471、ARV-766三款候选药物处于临床阶段。其中，Bavdegalutamide选择性靶向降解雄激素受体(androgen receptor，AR)，主要用于治疗转移性趋势抵抗性前列腺癌(mCRPC)，是全球首个进入临床试验的口服PRAOTC小分子药物，目前处于Ⅱ期临床试验阶段。2022年2月，Arvinas公布的Ⅱ期临床试验结果显示，Bavdegalutamide展现出持续抗肿瘤活性和患者获益证据，在携带AR T878X/H875Y突变的肿瘤患者中，可以使46%患者的前列腺特异性抗原(prostatic specific antigen，PSA)水平降低≥50%。ARV-471靶向雌激素受体(estrogen receptor，ER)，用于治疗ER阳性/人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor2，HER2)阴性(ER+/HER2-)的乳腺癌，于2022年12月启动Ⅲ期临床试验，是目前研究进展最快的PRAOTC分子。2022年11月，公布的Ⅱ期临床试验初步结果显示，ARV471具有良好的耐受性，显示出38%的临床获益率(CBR: 确认完全缓解率、确认部分缓解率或疾病稳定率>24周)，对于ESR1突变患者，CBR为51.2%[34]。国内多家药企也在积极开展相关研究，如海思科公司的HSK29116、开拓药业的GT20029、百济神州公司的BGB-16673等均处于Ⅰ期临床试验阶段; 糺诺生物公司的RNK05047处于Ⅰ/Ⅱ期临床试验阶段，于2022年8月在美国完成首例患者给药。上述不同技术优劣势比较见表1。3展望随着生物技术的飞速发展，以重组蛋白质药物、治疗性抗体、基因治疗、干细胞治疗等为代表的生物技术药物成为新药研发的热点，小分子药物受到一定冲击，小分子药物分子类型和多样性的增速降低。但是，小分子药物作为最传统的药物形式，以其难以替代的优势，仍是药物研发领域的重要组成部分。通过对上述小分子药物筛选技术的发展现状分析可以发现，美国是该领域的领头羊，我国虽然在相关领域取得了一定进展，但仍落后于美国。因此，一是要以全面提升我国药物研发创新能力为导向，持续加强基础研究，积累原创性成果，提高源头创新力。二是要以更好的解决小分子药物研发过程中的共性问题为牵引，对于人工智能药物设计技术、智能药物制备技术、氘代药物开发技术等能够优化我国新药创制体系的关键共性技术，加强集中攻关，促进我国制药产业转型升级。三是要以直击现阶段小分子药物研发的痛点为目的，对于DEL、PROTAC、小分子辅助受体靶向技术等具有前瞻性、先导性和一定探索性的前沿引领技术，要提前优先布局，并不断将变革性新技术应用于小分子药物的研发，为生物医药产业发展注入新动力，为未来新药创制领域技术更新换代和新兴产业的发展奠定基础。参考文献《医药导报》 2024年2月 第43卷第2期文章信息源于公众号凡默谷，登载该文章目的为更广泛的传递行业信息，不代表赞同其观点或对其真实性负责。文章版权归原作者及原出处所有，文章内容仅供参考。本网拥有对此声明的最终解释权，若无意侵犯版权，请联系小编删除。学如逆水行舟，不进则退；心似平原走马，易放难收。行舟Drug每日更新 欢迎订阅+医药大数据|行业动态|政策解读

肠道菌与药物 人体肠道中寄居着约1000种细菌，其数量是人体细胞数量的10 倍，所包含的基因比人体基因多100倍。肠道菌群与宿主是一种共生关系，这是细菌与人类经过亿万年共同进化的结果。人们多年前就发现了肥胖症、糖尿病、高血压等代谢类疾病患者人群的肠道菌群结构与健康人群不同。但是，当时还不能确定是肠道菌群的变化引起代谢类疾病的发生，还是代谢类疾病的发生导致肠道菌群的变化。2006年，由国外研究者首次提出了肠道菌群是人类“被遗忘的器官”。2007年12月19日，美国国立卫生研究院（NIH）正式启动了人类微生物组计划，又被称为“人类第二基因组计划”，使人们对肠道微生物的认识进 入了新的阶段。此后，肠道微生物与健康关系的研究迅猛发展，科学家相继发现多种疾病的发生与肠道菌密切相关。例如，肥胖及相关疾病与肠道菌的次生代谢产物短链脂肪酸变化有关，而患心脏病的风险与肠道菌代谢膳食中胆碱与磷脂酰胆碱产生的三甲胺有关，因为三甲胺会进一步氧化变成三甲胺Ｎ氧化物（TMAO），TMAO可显著增加冠心病发病率。2015年，Cell杂志报道了肠道芽孢厌氧菌可促进5-羟色胺在肠道生物合成，进而影响肠道运动及止血等重要生理功能，这是首次证明人体肠道菌合成神经递质的研究，具有重要意义。与许多医学领域的研究相比，药物与肠道微生物的研究起步较晚，主要的原因是过去没有很好的技术手段来研究复杂的肠道菌群。宏基因组学技术的诞生为此带来可能。另外，可能是人们对肠道微生物这个“隐形器官”的作用知之甚少，与肝脏代谢差别非常明显，这些原因使肠道菌与药物代谢的研究难以开展。然而，一个不争的事实是，口服后的药物遇到的第一个体内“代谢器官”就是肠道菌，这有可能影响肠道菌群的组成与代谢及其与宿主原有的共生关系。那么，药物-肠道菌-宿主，这三者之间究竟有哪些科学规律呢？从药学的角度看，肠道菌是如何影响药物的代谢、药效及安全性的呢？这都是亟待回答的科学问题，尤其对难吸收天然药物和中药的研究更为重要。中国医学科学院药物研究所王琰组织了一些优秀的专家，共同编写了《肠道菌与药物代谢》，在该书中详细地论述了肠道菌如何代谢药物，影响药物代谢转化、药效及安全性，并阐释天然药物（难吸收）为什么有效的重要研究内容。本书从撰写到出版的两年多时间里，得到了学术界多位院士、专家、同仁们的悉心指导，以及中国医学科学院院校有关领导、药物研究所领导及行政处室领导的鼎力支持和热情帮助。书中呈现的成果，曾获得“十三五”国家科技重大专项（No.2018ZX09711001-002-002），“十三五”中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目（No.2016-I2M-3-011），以及国家自然科学基金面上项目（81573493，81973290，82173888）等基金资助。 内容简介 肠道菌如何代谢药物，将影响药物代谢转化、药效及安全性，这是阐释天然药物（难吸收）为什么有效的重要研究内容。本书是我国第一部系统阐述肠道菌代谢药物的专业书籍。一共13 章，包括总论和各论。总论共 7 章，详细介绍了研究理论、方法和技术；各论共 6 章，重点展示了作者团队10 年来的研究成果（包括小檗碱的代谢及与肠道菌相互作用等）。 目   录  ← 左右滑动查看更多目录内容 → 精彩样章 ← 左右滑动查看更多目录内容 →作者简介王 琰女，博士，研究员，博士生导师，现任中国医学科学院药物研究所“创新药物非临床药物代谢及PK/PD 研究”北京市重点实验室主任、药物代谢室副主任。同时，兼任中国药学会药物分析专业委员会副主任委员、中国药理学会药物代谢专业委员会副主任委员、北京药理学会药物代谢专业委员会副主任委员、北京药学会临床研究与转化专业委员会副主任委员、北京药学会药物化学生物学专业委员会委员、《药学学报》及英文期刊Acta Pharmaceutica Sinica B 和《中国药学杂志》《药物分析杂志》《中草药》等核心期刊编委。其团队是我国最早开展肠道菌与药物相互作用及药理学意义的团队之一，建立了肠道菌与药物代谢及分子机制研究的关键技术体系，阐明了多个难吸收天然药物为什么有效的作用机制（如“肠-脑”通路等），对指导临床个性化治疗具有重要意义。这些成果发表在多个国际著名期刊，在肠道菌药学领域产生重要影响。 主审简介 蒋建东男，中国工程院院士，中国医学科学院学术咨询委员会学部委员，北京协和医学院长聘教授。曾任中国医学科学院医药生物技术研究所所长、药物研究所所长。现任中国医学科学院药物研究院院长、中国药学会副理事长。长期从事药物研究，包括抗感染、抗肿瘤和抗糖脂代谢紊乱等。发表SCI论文290余篇，专利49项，临床运用3项。获国家（及省部）级奖4项，国际奖2项。牵头主持抗感染团队获国家基金委“微生物药物前沿问题”创新群体及十三五国家新药重大专项“天然药物国家体系建设”。创刊和主编Acta Pharmaceutica Sinica B（药学学报英文版）。曾获国家基金委杰出青年基金、教育部“长江学者”。 购书渠道 扫描上方二维码或点击文末阅读原文即可购买原价：180折扣价：149*以上内容包含广告发货及发票说明发货说明：当天下午3点前拍的订单，当天发货；下午3点后拍的订单隔天发货，周日不发货发票说明：药渡书店图书下单7天内可以提供开票服务，下单时备注下发票抬头、税号及接收邮箱信息，则可在确认收货无误后我方提供增值税电子版普通发票。联系我们：任何问题请联系010-82826195-8036、18600036371戳“阅读原文”一键购买图书