新藥的開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，從最初的靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)到最終成藥可能需要12-15年的時(shí)間，成本可達(dá)十億美元甚至更多。靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)可以來(lái)自各種來(lái)源，包括學(xué)術(shù)研究、臨床研究以及商業(yè)計(jì)劃等。

藥物開發(fā)計(jì)劃的啟動(dòng)，是因?yàn)橛幸环N疾病或臨床狀況沒(méi)有合適的醫(yī)療產(chǎn)品可用，這種未滿足的臨床需求正是該項(xiàng)目的潛在驅(qū)動(dòng)因素。在為一項(xiàng)耗資巨大的藥物開發(fā)計(jì)劃選擇靶標(biāo)之前，可能需要多年的時(shí)間來(lái)建立具備支持性的證據(jù)，以確定具有適當(dāng)特征的分子，從而制造目標(biāo)藥物。

藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程時(shí)間表

在臨床上的失敗藥物主要有兩個(gè)原因。第一個(gè)原因是因?yàn)樗鼈儧](méi)有作用，第二個(gè)原因是因?yàn)樗鼈儾话踩?。因此，在開發(fā)新藥物的過(guò)程中，最重要的步驟之一是確定和驗(yàn)證藥物的靶點(diǎn)。

這里的靶點(diǎn)是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，囊括了蛋白質(zhì)、基因、RNA等。一個(gè)好的靶點(diǎn)需要具有療效、安全性、滿足臨床和商業(yè)需求，最重要的是“可成藥“。

靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

靶點(diǎn)的確定主要基于生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的可用性。可用的數(shù)據(jù)來(lái)自各種來(lái)源，包括出版物、專利信息、基因表達(dá)數(shù)據(jù)、蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)基因表型以及化合物篩選數(shù)據(jù)等等。

確定靶點(diǎn)的方法還包括，檢查mRNA/蛋白質(zhì)水平，以確定它們是否在疾病中表達(dá)、是否與疾病的惡化或進(jìn)展相關(guān)聯(lián)；遺傳多態(tài)性與疾病的進(jìn)展或風(fēng)險(xiǎn)是否相關(guān)，或者多態(tài)性是否起著作用。例如：家族性阿爾茨海默?。ˋD）患者通常在淀粉樣前體蛋白或前蛋白酶基因中有突變，導(dǎo)致大腦中產(chǎn)生并沉積大量與AD特征相關(guān)的Aβ肽。

還有一種選擇靶點(diǎn)的方法是?使用表型篩選來(lái)識(shí)別與疾病相關(guān)的靶點(diǎn)。例如，Kurosawa等使用噬菌體抗體庫(kù)來(lái)分離結(jié)合于腫瘤細(xì)胞表面的人單克隆抗體（mAbs）?？寺◇w通過(guò)免疫染色逐個(gè)進(jìn)行篩選，選擇出對(duì)惡性細(xì)胞有優(yōu)先和強(qiáng)烈染色的抗體。然后，通過(guò)免疫沉淀分離并通過(guò)質(zhì)譜鑒定了這些克隆體識(shí)別的抗原，其中一些可能是相應(yīng)癌癥治療的有用靶點(diǎn)[2]。

（PS:關(guān)于免疫染色可查看小陶之前的文章哦~）

細(xì)胞免疫組織如何進(jìn)行化學(xué)染色？0 贊同 · 0 評(píng)論回答

靶點(diǎn)驗(yàn)證

一旦確定目標(biāo)，接下來(lái)需要對(duì)其進(jìn)行全面的驗(yàn)證。驗(yàn)證技術(shù)多種多樣，雖然每種方法都是有效的，但通過(guò)多重驗(yàn)證的方法可以大幅增加對(duì)觀察結(jié)果的信心。

▲靶點(diǎn)驗(yàn)證

常見(jiàn)的方法如下：

• 反義技術(shù)

反義技術(shù)利用反義寡核苷酸（antisense oligonucleotides）或反義RNA（antisense RNA）來(lái)調(diào)控或抑制特定基因的表達(dá)。這種技術(shù)的基本原理是通過(guò)合成與目標(biāo)基因的mRNA序列互補(bǔ)的反義寡核苷酸或反義RNA，從而干擾或阻止目標(biāo)基因的翻譯過(guò)程，使其不被轉(zhuǎn)錄成蛋白質(zhì)。

• 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指在其基因組中插入外源DNA的動(dòng)物。這些外源DNA通常是與特定基因相關(guān)的DNA序列，可以用來(lái)研究該基因的功能。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可以通過(guò)多種方法創(chuàng)建，包括基因敲除、基因敲入和基因突變，是研究基因功能和疾病機(jī)制的重要工具。

• siRNA靶標(biāo)驗(yàn)證

siRNA靶標(biāo)驗(yàn)證是一種利用小干擾RNA（siRNA）來(lái)驗(yàn)證潛在藥物靶點(diǎn)的技術(shù)。在這種技術(shù)中，雙鏈RNA（dsRNA）特異性地靶向要沉默的基因被引入到細(xì)胞或生物體中，被識(shí)別為外源遺傳物質(zhì)并激活RNA干擾（RNAi）途徑。核酸酶蛋白Dicer被激活，結(jié)合并切割dsRNA，產(chǎn)生21-25個(gè)堿基對(duì)的雙鏈片段，其中有一些未配對(duì)的懸垂末端。這些siRNA片段與靶向mRNA結(jié)合，導(dǎo)致其降解，從而抑制目標(biāo)基因的表達(dá)。通過(guò)觀察siRNA沉默后的表型，可以驗(yàn)證潛在藥物靶點(diǎn)的功能。

• 單克隆抗體

單克隆抗體是一種極好的靶標(biāo)驗(yàn)證工具，因?yàn)樗鼈兣c靶分子表面的更大區(qū)域相互作用，甚至可以更好地區(qū)分密切相關(guān)的靶標(biāo)，并且通常提供更高的親和力。相比之下，小分子由于需要與靶標(biāo)通常更保守的活性位點(diǎn)相互作用而處于不利地位，而可以選擇抗體與獨(dú)特的表位結(jié)合。這種精湛的特異性是它們?nèi)狈Ψ菣C(jī)械（或“脫靶”）毒性的基礎(chǔ)——這是與小分子藥物相比的主要優(yōu)勢(shì)。

• 化學(xué)基因組學(xué)

化學(xué)基因組學(xué)是一種系統(tǒng)應(yīng)用工具分子進(jìn)行靶標(biāo)識(shí)別和驗(yàn)證的方法?？梢远x為對(duì)化合物對(duì)基因組的反應(yīng)的研究。其目標(biāo)是快速識(shí)別新藥物和藥物靶點(diǎn)，包括從靶點(diǎn)識(shí)別和驗(yàn)證、化合物設(shè)計(jì)和化學(xué)合成到生物測(cè)試的多個(gè)早期藥物發(fā)現(xiàn)技術(shù)。該方法的最終目標(biāo)是提供針對(duì)基因組編碼的每個(gè)蛋白質(zhì)的化學(xué)工具。其目的是在對(duì)靶點(diǎn)進(jìn)行全面投資和篩選活動(dòng)之前，使用這些工具來(lái)評(píng)估細(xì)胞功能。

在靶點(diǎn)確認(rèn)后需要進(jìn)行苗頭化合物（hit）的篩選。Hit是指對(duì)特定靶標(biāo)或作用環(huán)節(jié)具有初步活性的化合物。發(fā)現(xiàn)hit的主要途徑包括隨機(jī)篩選的方法和理性設(shè)計(jì)的方法。理性設(shè)計(jì)的方法主要基于受體或配體結(jié)構(gòu)和機(jī)制的分子設(shè)計(jì)。人工進(jìn)行分子設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜艱難，費(fèi)時(shí)又燒錢的龐大工程。藥物研發(fā)工作者通常會(huì)采用虛擬篩選的方式獲得Hit。

進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛擬篩選有兩種方式可以選擇。

①?基于受體的虛擬篩選，從靶蛋白的三維結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究靶蛋白結(jié)合位點(diǎn)的特征性質(zhì)以及它與小分子化合物之間的相互作用模式，根據(jù)與結(jié)合能相關(guān)的親和性打分函數(shù)對(duì)蛋白和小分子化合物的結(jié)合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終從大量化合物分子中挑選出結(jié)合模式比較合理的、預(yù)測(cè)得分較高的化合物，用于后續(xù)的生物活性測(cè)試。

②?基于配體的虛擬篩選，一般是利用抑制活性的小分子化合物，根據(jù)化合物的形狀相似性或藥效團(tuán)模型在化合物數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索能夠與它匹配的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)。最后對(duì)這些挑選出來(lái)的化合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)篩選研究。

在Hit的基礎(chǔ)上，通過(guò)ADMET預(yù)測(cè)分析、類藥五原則，結(jié)合靶標(biāo)分析階段的文獻(xiàn)調(diào)研和生物信息學(xué)分析所獲得的信息以及生物活性驗(yàn)證等等，除掉大部分研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高的hit，可獲得先導(dǎo)化合物（lead）。先導(dǎo)化合物，意為通過(guò)各種途徑和手段得到的具有某種生物活性和化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物，用于進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)改造和修飾，是現(xiàn)代新藥研究的出發(fā)點(diǎn)。

從先導(dǎo)化合物到候選藥物，我們需要對(duì)先導(dǎo)化合物的各種缺陷通過(guò)分子對(duì)接、生物電子等排原理、前藥原理等技術(shù)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和修飾

總之，候選藥物的研發(fā)階段包含了創(chuàng)制藥物的四大要素：靶標(biāo)分析、檢測(cè)模型、先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化?；诙鄬W(xué)科交叉的藥物分子設(shè)計(jì)是目前實(shí)現(xiàn)新藥創(chuàng)制的主要途徑和手段。

▲藥物發(fā)現(xiàn)篩選實(shí)驗(yàn)概述

關(guān)于苗頭化合物（Hit），先導(dǎo)化合物（Lead），臨床前候選化合物（PCC）的區(qū)別，可查看小陶之前的回答。

苗頭化合物（Hit），先導(dǎo)化合物（Lead），臨床前候選化合物（PCC）的區(qū)別是什么？8 贊同 · 0 評(píng)論回答

即使候選物被選定，進(jìn)入臨床階段的化合物流失率也很高。一般來(lái)說(shuō)十個(gè)候選物中只有一個(gè)才能成功上市，在這個(gè)階段，失敗的經(jīng)濟(jì)后果要高得多。因此業(yè)界一直在就如何提高成功率進(jìn)行激烈的討論，目標(biāo)是“快速和廉價(jià)地失敗”。因?yàn)橐坏┖蜻x物進(jìn)入臨床階段，要終止該項(xiàng)目可能變得越來(lái)越困難，因?yàn)榇藭r(shí)該項(xiàng)目已被公眾所知，終止可能會(huì)影響公司的信譽(yù)度和價(jià)值。

所以在臨床開發(fā)之前進(jìn)行更多的研究，如改進(jìn)的毒理學(xué)篩選（利用失敗的藥物來(lái)指導(dǎo)這些檢測(cè)），建立基于深入了解疾病的預(yù)測(cè)性轉(zhuǎn)化模型，以及確定生物標(biāo)志物等可能有助于在臨床前階段增加藥物價(jià)值，并最終有助于將更有效的藥物帶給患者。

[1] Hughes JP, Rees S, Kalindjian SB, Philpott KL. Principles of early drug discovery.?Br J Pharmacol. 2011;162(6):1239-1249. doi:10.1111/j.1476-5381.2010.01127.x

[2] Kurosawa G, Akahori Y, Morita M, Sumitomo M, Sato N,Muramatsu C et al. (2008). Comprehensive screening for antigens overexpressed on carcinomas via isolation of human mAbs that may be therapeutic. Proc Natl Acad Sci U S A 105: 7287–7292