靶点研究人才长什么样?

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美中药源原创

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靶点人才


近日从网上看到一则消息说上海列出“十四五”紧缺人才名单,其中包括药物靶点研究人才。要求具有生化、计算生物学、分子生物学等背景,这类人才紧缺程度被列为最高等级的“十分紧缺”。我国新药发现过去几年虽然有了翻天覆地的改进,但真正首创药物、即靶向全新靶点的药物还是十分罕见。尽管中国企业发现了很多新分子药物,但靶点来源多依赖西方药厂的探索。鉴于靶点发现是新药发现的第一步、其中涉及的内容没有产业经验的读者未必清楚,今天我们聊一下这个鲜为人知的关键一步。


药源解析


靶点对于整个制药工业来说都是个相对年轻的概念,一般认为这个概念开始于70年代James Black开发H2受体拮抗剂。此前新药发现依赖整体动物的表型改变或民间使用天然物质的经验。随着分子生物学和合成化学的快速发展,根据一个靶点在疾病发生中的作用而进行所谓的理性药物设计成为可能。靶点发现和确证有多种途径,但都是一个漫长复杂的过程。优质靶点并非长得就像金元宝、一眼就能认出来,而更像是有一定含金量的砂矿、需要各种鉴定测试才能知道含金量有多少,即使PD-1这样现在令六宫粉黛无颜色的靶点也是多年养在深闺无人知。


最可靠的靶点来源是人体基因学数据,尤其是有一定量效关系的靶点。这个办法最经典的成功案例是PCSK9,但这类靶点十分罕见。纯合子PSCK9缺失人群LDL水平极低、但无其它症状,说明彻底抑制这个蛋白可以高强度降脂但无严重副作用。杂合子PSCK9缺失人群LDL水平也低于正常人,而PSCK9功能增强变异则血脂高于正常人。更多的靶点来自动物实验比如基因敲除、敲低、敲入等技术可以看到细胞或动物表型变化,这样可以把某个基因缺失与某个疾病关联起来。类似的技术包括RNA敲低、抗体阻断等。现在CRISPR技术可以大规模系统敲低大量基因而可以作为体内筛选技术,比如肿瘤细胞可以随机敲除大量基因(但在单细胞水平只有一个基因被敲除)、接种到动物宿主可以跟踪肿瘤细胞缺失哪些基因导致在肿瘤组织中消失。


另一个发现靶点的技术是先找到引起目标表型变化的化合物,然后再找它的分子靶点。比如化合物A能抑制肿瘤增长,但你不知道分子机理。这时候化学生物学就有了用武之地,现在有很多技术可以找到化合物在细胞内与哪些蛋白结合。比如你可以用点击化学片段标记你的化合物,然后用点击化学的另一个片段与biotin偶联在一起,这样你可以通过点击化学反应在整个蛋白组中捞出与化合物结合的蛋白。你也可以用高活性反应基团标记化合物,标记化合物进入细胞后你再启动化学反应(多数光启动)、该基团可以插入周围蛋白的C-H键。另外也有在细胞水平测试蛋白热稳定性的TSA实验可以看出细胞中哪些蛋白在加入化合物后热稳定性增加,这通常意味着与化合物有了一定程度的结合。类似的技术还有细胞内FRET测试如Nanobret。


找到了一个差不多的靶点不等于就能以身相许了,药物和靶点要有一个长期相互了解的过程。早期药物发现通常缺东少西,化合物都是没有优化过的愣头青、而评价化合物的体系也漏洞百出。这个时期非常容易出现化合物埋怨靶点、靶点埋怨化合物的情况,进入鸡生蛋、蛋生鸡的死循环。如同蛋-鸡体系是从单细胞生物演化而来,早期新药发新也是一个靶点与药物共同成长的过程。


除了成药性差一个靶点功能不容易用药物确证外,物种差异也是一个关键问题。比如一个蛋白在人体与某个疾病高度相关,但实验动物或者没有这个蛋白、或者有但是功能不完全与人体一致或序列有较大差异。这种情况会让新药开发增加不确定性,因为药物或者无法在动物模型评价、或者需要找到在人和动物蛋白活性类似的化合物。如果再有同源蛋白选择性的干扰则难度更大,因为你需要找到一个对人和动物蛋白A1活性都很好(因为二者序列有差异所以有难度)、同时对高度相似的A2活性都很差的化合物,如11HSD就是这么个高难靶点。有时候你要用基因敲入技术人为引进一个人的基因序列,如当年RIPK1抑制剂发新就用了这个技术。


一旦一个靶点在二期临床得到确证那么针对这个靶点的药物设计就变得非常简单,这是为什么很多人愿意做me-too药物的原因。上面提到的所有技术障碍从这以后都不存在了,当然你会面临一个更大的障碍、那就是在市场上如何销售这个迟到的新药。




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