星星之火何處尋，高通量篩選那些事

2018年3月15日 | Filed under: 制藥工業(yè),制藥企業(yè),藥物化學(xué),新藥研發(fā),制藥常識(shí),文獻(xiàn)綜合 | Posted by: 路人丙

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【新聞事件】：昨天美國(guó)生物技術(shù)推特圈里有個(gè)關(guān)于高通量篩選（HTS）的討論，源自一位匿名生物制藥老牌人士的感嘆：HTS最可能的結(jié)果是啥也沒(méi)有，第二可能是找到一堆垃圾。其它業(yè)界人士紛紛吐槽，有人說(shuō)沒(méi)任何發(fā)現(xiàn)比發(fā)現(xiàn)垃圾還強(qiáng)點(diǎn)兒。也有人說(shuō)只要標(biāo)準(zhǔn)足夠低任何HTS都會(huì)有所發(fā)現(xiàn)。有人回憶說(shuō)有一次幫別人篩選，結(jié)果什么都沒(méi)發(fā)現(xiàn)，那人十分憤怒，因?yàn)樗詾榛搜邪l(fā)經(jīng)費(fèi)就一定能找到苗頭化合物。

【藥源解析】：俗話(huà)說(shuō)千里之行始于足下，多數(shù)藥物開(kāi)發(fā)開(kāi)始于一個(gè)顯示一定潛力、但離藥物相差十萬(wàn)八千里的所謂苗頭化合物。這類(lèi)似含有鉆石的粗礦，要成為藥物這個(gè)化合物要經(jīng)過(guò)很多復(fù)雜的優(yōu)化和臨床上百步穿楊的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)才有一線(xiàn)希望上市。但是找到這個(gè)苗頭化合物也并非易事，這里面也有很多技術(shù)活。

制藥工業(yè)一窮二白的時(shí)候先導(dǎo)物主要來(lái)自天然產(chǎn)物，如植物提取物和發(fā)酵物。隨著藥廠經(jīng)手的項(xiàng)目越來(lái)越多，多數(shù)大公司有了一定積累的化合物庫(kù)。90年代后組合化學(xué)、平行合成技術(shù)開(kāi)始成熟，試劑公司也開(kāi)始合成大量復(fù)雜的中間體。這個(gè)階段大公司的化合物庫(kù)飛速膨脹，現(xiàn)在大藥廠估計(jì)都有百萬(wàn)以上化合物庫(kù)。過(guò)去10年開(kāi)始的DNA編碼庫(kù)（DEL）可以一次合成數(shù)十億化合物，可以對(duì)某區(qū)段化學(xué)空間進(jìn)行地毯式轟炸，顆粒歸倉(cāng)。這段時(shí)間制藥業(yè)也發(fā)明了各種生物測(cè)試，令HTS如虎添翼。

HTS開(kāi)始于80年代中期，現(xiàn)在已經(jīng)是尋找苗頭化合物的核心技術(shù)。但是即使篩選上百萬(wàn)化合物也可能顆粒無(wú)收，尤其是新類(lèi)型靶點(diǎn)。一個(gè)主要原因是這些化合物多半是過(guò)去項(xiàng)目化合物的衍生物，而新型靶點(diǎn)可能需要完全不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，GPCR配體中難以找到磷酸酶抑制劑。DEL庫(kù)雖然可能有10億化合物，可以深度挖掘某個(gè)特定化學(xué)空間，但受技術(shù)限制廣度十分有限。片段篩選則相反，搜索廣度有余、深度不足，優(yōu)化成藥物水平分子需要更長(zhǎng)時(shí)間。所以即使有DEL和FBDD的幫助，很多靶點(diǎn)還是找不到苗頭化合物。

比顆粒無(wú)收更糟糕的是找到一些垃圾，即假陽(yáng)性先導(dǎo)物。任何測(cè)試都有假陽(yáng)性，現(xiàn)在最常見(jiàn)的是FRET測(cè)試，不僅受熒光化合物影響，有些靶點(diǎn)可能有非常高的機(jī)理未知假陽(yáng)性率。有一大類(lèi)所謂PAIN化合物通過(guò)非特異機(jī)理影響信號(hào)輸出，如形成聚合體令蛋白變性。很多蛋白對(duì)金屬離子敏感，所以化合物如果被微量金屬離子污染會(huì)給出假陽(yáng)性。常用的細(xì)胞篩選如熒光素酶報(bào)告測(cè)試因?yàn)閺募せ钚盘?hào)到最后的酶表達(dá)中間可能有若干步驟，對(duì)任何一個(gè)步驟的影響都會(huì)給出陽(yáng)性結(jié)果，可能與目標(biāo)蛋白一毛錢(qián)關(guān)系沒(méi)有。另外有些化合物有氧化、烷基化活性，或長(zhǎng)期放置結(jié)構(gòu)發(fā)生變化等都會(huì)給出不實(shí)結(jié)果。

為防止垃圾浪費(fèi)優(yōu)化資源，現(xiàn)在HTS后都有各種正交測(cè)試辦法反復(fù)考證先導(dǎo)物的可靠性，但即使這樣也難免有漏網(wǎng)之魚(yú)。這些假陽(yáng)性化合物不僅可能令東家人財(cái)兩空，還可能殃及同行。最近最著名的例子當(dāng)屬賽諾菲的Iniparib，當(dāng)做首創(chuàng)PARP抑制劑開(kāi)發(fā)到三期臨床，不僅自己一事無(wú)成，還令其它真正的PARPi開(kāi)發(fā)受到延遲。當(dāng)年Medivation曾收購(gòu)一個(gè)烏龍PD-1抗體，也比較有名。如歌中所唱“you can’t start a fire without a spark”，但找到這個(gè)spark可不是件容易事。

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