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1、新药研制过程中药物重定位的应用,药理学论文摘 要： 针对新药研发的途径主要有两种：一种为从头开场合成，另一种为药物重定位。前者从思路确实定到药物批准上市需要消耗损费大量的人力物力；而后者是指发现当前已经上市药物的新适应症，它不仅仅是当前新药研发中风险与效益比拟好的手段，还是解决新药研发高投入高风险低回报窘境的有效策略。当前，被FDA批准上市的重定位药物已有上百种，针对抗菌药物、抗病毒药物以及抗癌抗肿瘤药等研究也越来越多。本文主要针对药物重定位在新药研发中的研究进展进行阐述，说明当前关于重定位药物的研究报道以及应用前景。 本文关键词语 : 药物重定位;新药研发;研究进展; Abstract： T
2、here are two main approaches to new drug development: one is synthesis from scratch, and the other is drug repositioning. The former requires a lot of manpower and material resources from the determination of ideas to the approval of drugs on the market, while the latter mainly refers to the discove
3、ry of new indications of drugs already on the market, which is not only strategy with low risks and high benefits in the current new drug research and development. It is also effective means to solve the dilemma of high investment, high risk and low return in new drug research and development. At pr
4、esent, there are hundreds of drugs that have been successfully repositioned, and more and more researches are being conducted in the fields of antibacterial drugs, antiviral drugs, and anticancer and antitumor drugs. This article focuses on the potential of drug repositioning describes the progress
5、in new drug research and development, and clarifies reports about the relocation of drug research and application prospects. Keyword ： drug repositioning; new drug development; research progress; 尽管如今制药公司对新药研发的投入大幅增加，但是推向市场的新药数量却有所下降，主要是由于新药开发困难，消耗损费时间久，并且需要面临高成本和高风险，这使得很多制药公司望而却步。在这种情况下，一个新思路药物重定位(
6、drug repositioning)引起了大家的广泛关注，并且成为药物发现的重要途径。药物重定位又称为“老药新用 是指已批准上市的药物发现其新的适应症或新用处，主要针对正处于临床研究阶段或已批准上市的药物1。在通常情况下，新药的研发从确定思路到药物获得批准上市需要1520年，且成功率低，风险也高2;而药物重定位只需315年，安全性显着提高，研究中出现的不确定性减小，使得研发的时间缩短、风险也显着降低3。除此之外，重定位药物的临床前、药代动力学、药效学和毒性等相关数据可查询，这样使得研发的药物能够迅速转化为临床研究的后期阶段，进而降低开发成本，以此获得更好的投资回报。 1 、新药开发的经过 药
7、物研发从思路确定到获批上市需要经历下面几个经过：首先为研发挑选阶段，华而不实包括市场调查、专利调查等；其次为临床前研究；再次为临床阶段；最后为新药获批上市(见图1)4。 图1 新药开发经过图 2、 药物重定位的途径 药物重定位的生物学根据为一个药物对应两个及以上的作用靶位(一药多靶)和一个靶位对应两个及以上的疾病治疗(一靶多治)5,6。当前，药物重定位研究的主要方式方法有两类，一是高通量和高内涵挑选，二是基于计算机的虚拟挑选和生物计算；而华而不实以药物为中心的重定位研究所建立起来的高通量挑选技术需要购置专门的仪器设备，开发和购买特定的试剂盒，开展专门的数据分析和挖掘工作，还需投入大量专业技术人
8、员，这就需要投入较高的成本并且只能对较少的药物进行挑选，挑选结果也会遭到药物的化学性质、稳定性等因素的影响7,8。根据研究策略的不同，能够将基于计算机的药物重定位研究方式方法分为三类：一是基于小分子(或配体)特征，即针对特定的药物或化合物，预测新的潜在靶点或药物-靶点互相作用；二是基于药物靶点(核酸、蛋白、酶、离子通道和受体等)的特征，即针对某一特定靶点而预测新药、目的化合物或药物-靶点互相作用7;三是基于表型的特征，即通过药物-靶点网络预测药物-靶点互相作用9,10。 2.1、 基于小分子(或配体)技术 类似性构造搜索和定量构效关系(quantitative structure - acti
9、vity relationship, QSAR)是基于小分子(或配体)的药物重定位研究方式方法主要内容。类似构造搜索是指通过计算机大数据进行比拟，发现具有类似构造分子可结合到同一靶点位置，并揣测这些配体具有类似的生物学功能和药理作用，同时该方式方法用于搜索不同生物大分子的药物可能具有类似的生物构造域，并且有类似的作用靶点，可用于预测一些药物的未知靶点11。 定量构效关系(QSAR)是指根据已有药物的理化性质和构造参数，通过计算机的模拟研究定量得到有机分子和生物大分子之间互相作用、药物在生物体内的吸收、分布、代谢、排泄等生理相关性质的方式方法12。定量构效关系通常被用于药物的研发，并在分子信息与
10、生物活性以及其他理化特性相关联方面具有广泛应用13。 2.2 、基于药物靶点的技术 基于药物靶点的重定位技术主要是指针对某一特定药物靶点来预测新药或目的化合物，该方式方法可用于药物-靶点亲和力预测、药物-靶点互相作用预测等14。使用此技术对当前已经知道其生物活性但作用机制不清楚的候选药物能够预测其存在的潜在靶点；但对于作用机制已经明确的药物可通过反向对接探寻求索药物的次级靶点，将其用于药物重定位，也称为反向分子对接技术15。 2.3、 基于网络或表型的技术 基于网络或表型研究技术的基础是一药多靶、一靶多药或多个药物-靶点互相作用可构成网络的理论，这种生物学现象最直接的证据就是通过药物-靶点的联
11、络，经定量分析发现，多数药物或靶点呈现出多样性，即一个药物对应多个靶点，且一个靶点又对应多个药物14。基于复杂的网络理论，已有高级推理算法应用于药物重定位研究16,17。 基于药物作用类似性推理，推断药物能否共用一个靶点，并且说明新的药物-靶点互相作用18。 基于靶点类似性推理，一般采用下面策略： 一是对基因表示出谱类似性的扰动，二是对基因表示出标签类似性的扰动，两种方式方法均需要首先获得待研究药物的基因表示出谱19。 基于药物网络类似性，主要依靠药物-靶点结合的拓扑学类似性来探知药物的新的靶位点20。 综合运用以上三种推理方式方法来进行药物重定位研究，能够提高预测的准确性，但也存在缺点，在使
12、用时应当根据挑选内容做出合理布置。 3 、适用于重定位的药物 在当前所熟知的药物产品概念中，药物产品包括的范围很广，在各国各地药品管理局登记的处方药以及非处方药，不同厂家生产的同一类或同一种药物，或同一厂家生产的同一种药物的不同剂型以及不同的包装都被以为是不同的药物产品。当前能够查阅到的在美国FDA登记的药物产品就已经超过了10万种。而人们通常讲的“药物 主要是指由药品管理局批准的含有一种或多种活性药物成分的处方药或非处方药，根据这个要求能查询到的药物约2.5万种，华而不实被美国FDA批准的药物约1万种21。“活性药用成分 (active pharmaceutical ingredient,
13、API),又叫做“原料药 ,通常指由化学合成、植物中提取或生物技术所制备得到，无法直接服用的物质，需要再经过添加辅料、加工，才可直接使用的药物22。据统计，全球API约1万个，华而不实FDA批准使用的超过了5 000个23。化学实体(chemical entity, CE),是指化学骨架独特的物质，即构造与已经知道所有其他物质的构造都不同的分子，据统计，分子实体超过了4 000个，华而不实FDA批准的达2 500个24。 高通量挑选是当前比拟高效和快速评价药物活性和毒性的方式方法，但其使用时存在部分缺点，所以在考虑应用高通量研究方式方法评价药物对新适应证的活性时，应针对化学实体，且这些化学实体
14、还应知足下面几个要求：一是能溶解于水或 DMSO,二是常温下能够长时间稳定保存，三是为体内活性形式。符合上述要求的CE约2 800个，华而不实FDA批准的约1 850个24。 以上FDA批准的药物均能够用于进行药物重定位挑选，但在进行挑选时应考虑使用哪种挑选方式方法。 4、 药物重定位的应用 就当前来讲，被美国FDA批准上市的重定位药物有一百多种，且很多重定位药物在新适应症上表现良好。 4.1、 重定位抗菌药 随着抗生素的大量使用导致了严重的细菌耐药性，超级细菌的出现也给抗生素滥用敲响了警钟，细菌对传统抗生素的耐药性是当今世界卫生面临的最严重问题之一。解决这种需求的有效方式方法是研发出新的具有
15、抗菌能力的药物。在过去几年中，新的抗菌药物在人类医学中的发展速度大大减慢，在兽医学中这种缓慢情况更为严重25,而“老药新用 或又被称作药物重定位的想法为解决抗菌药物的耐药性提供了一种新的思路和方式方法。 双硫仑是一种戒酒药物，Thakare等26发现此药可用于抑制金黄色葡萄球菌感染，通过体内、外抑菌试验发现，双硫仑无论单独使用还是与其他抗菌药物联合用药，都能到达良好的抗菌效果。 布洛芬属于解热镇痛类，非甾体抗炎药，布洛芬作用于金黄色葡萄球菌(CECT 976)后，导致金黄色葡萄球菌细胞对碘化丙啶的浸透、细胞内钾的释放及细胞外表疏水性的变化，最终抑制其游离生长和固着生长27。 依布硒对临床分离的
16、耐多药金黄色葡萄球菌，包括耐甲氧西林和万古霉素的金黄色葡萄球菌(MRSA和VRSA)表现出强大的杀菌活性，同时也证明了依布硒通过抑制细菌蛋白质合成，进而抑制MRSA中的毒素产生28。 通过药物重定位将一些药物应用于治疗新的疾病，在临床已经有很多成功的例子讲明此种方式方法在发现新型抗菌药物中具有很好的应用前景。 4.2 、重定位抗病毒药物 N-乙酰半胱氨酸(NAC)是一种临床上用于治疗对乙酰氨基酚毒性的药物，Martina等29研究人员发现，NAC能使登革热病毒(DENV)引起的肝损伤患者受益。使用HepG2细胞进行添加试验说明，NAC在感染前、感染中和感染后能有效减少感染性病毒体；并且在DEN
17、V感染的小鼠中，NAC改善了DENV相关的临床表现，包括白细胞减少症和血小板减少症，减少了肝损伤和肝细胞凋亡30。另外也有报道称，奎宁是一种抗疟疾药，具有明显的抗DENV活性，将其与未处理的对照组相比，奎宁能抑制DENV产生的毒素，大约80%;除此之外奎宁能抑制4种血清型DENV的毒素产生，这对开发奎宁针对DENV的抗病毒活性具有适用性31。 当前，FDA未批准有用于治疗裂谷热病毒(RVFV)感染的疗法，为了将药物重新用于RVFV治疗，Caroline等32对FDA批准的药物库进行了挑选，并确定了其抑制RVFV的能力；从中发现肝细胞和肾细胞癌药物索拉菲尼是最有效的抑制剂，并且安全无毒，其以细胞
18、类型和病毒株独立的方式显示出对RVFV的抑制作用，作用机理研究表示清楚索拉菲尼靶向病毒感染周期的至少存在两个阶段，即RNA合成和病毒释放33。 当前，药物重定位方式方法已经鉴别出很多用于其他疾病的旧有药物具有抗病毒活性，并有可能用于临床治疗。 4.3、 重定位抗肿瘤抗癌药物 在癌症中，最典型的重定位药物为沙利度胺，它是一种谷氨酸衍生物，因在使用经过中发现其存在致畸作用而被禁用，但随后发现沙利度胺对麻风结节性红斑患者有快速的疗效及抗炎作用，1998年被FDA批准治疗麻风结节性红斑34。另有研究表示清楚，沙利度胺为肿瘤坏死因子的抑制剂，治疗多发性骨髓瘤有良好疗效，与其他药物联合治疗恶性黑色素瘤、K
19、aposi s肉瘤、肾癌、急性髓性白血病以及前列腺癌效果显着，2006年FDA批准沙利度胺能联合地塞米松能够治疗多发性骨髓瘤35。 双硫仑在1951年被FDA批准为第一种治疗酒精依靠的药物；自20世纪80年代以来，研究人员注意到双硫仑的肿瘤抑制作用36,并且在过去的30年中，越来越多的证据表示清楚双硫仑在体外和体内治疗各种人类癌症方面具有宏大潜力37。当前银离子和银络合物已被证明在体外具有出色的抗癌活性38;而近期，科学家报道了银离子和双硫仑的结合能够主要通过抑制蛋白酶体功能来诱导加强的抗癌活性39。 阿司匹林为解热镇痛药类中的非甾体抗炎药，主要用于类风湿关节炎的治疗，但其作为环氧酶(cycl
20、o-oxygenase, COX)的抑制剂，对COX-1有较强的亲和力，在乳腺癌、脑癌、胃肠癌、食管癌、胰腺癌、前列腺癌、肺癌等癌症中，通过COX依靠性途径及其他途径(如上调肿瘤抑制基因、下调抗凋亡基因)对上述癌症产生抗癌活性40。 在以后的研究中，重定位药物对相关癌症的作用会引起更多学者的关注，固然将重定位药物用于癌症治疗存在利弊，但其还是那样拥有光明的将来。 4.4 、其他 Boyapally等41报告了尼洛沙胺的重新用处，它是一种抗蠕虫药，当前用于治疗肺部疾病肺纤维化(PF);该研究表示清楚，尼洛沙胺存在多种抗纤维化作用的潜力，包括上皮到间质转化(EMT)的阻滞以及抑制细胞外基质的沉积，
21、血小板衍生生长因子(PDGF)表示出的下调，这为成功开发PF治疗候选药物提供了研究空间42,43。 Spitzer等45采用联合亚浓度的氟康唑对不同真菌病原体进行挑选，挑选出抗抑郁类药物舍曲林44;这种杀菌剂组合对所有测试物种均有效，包括临床分离出的耐药念珠菌，及蜡螟体内的新生隐球菌感染。事实表示清楚，舍曲林联合亚浓度的氟康唑能够跨过血脑屏障作用于中枢神经系统受体，进而治疗真菌性脑膜炎。 以阿司匹林和布洛芬为代表的解热镇痛类非甾体抗炎药，有研究证实阿司匹林对白色念球菌有抗生物膜活性作用，并且在单独使用阿司匹林，以及阿司匹林联合传统抗真菌药物时都能观察到46。除此之外，布洛芬对念珠菌有很好的抗真
22、菌活性，十分是与氟康唑合用时47。研究还发现，布洛芬能逆转某些临床分离的念珠菌株与外排活性相关的耐药性48。 5 、总结与瞻望 药物在临床使用经过中需要关注安全性、有效性以及不良反响等，华而不实安全性和有效性是评价药物的关键点。已上市的药物因其人体安全性明确而使得老药新用的研究周期缩短且成功率提高。药物重定位的关键是深切进入了解疾病的病因和病理、药物的作用靶点和作用机制，将已上市药物和新适应证相联络，进而提供更多更好的用药选择。 现存已经知道药物的数量能够为药物重定位提供充足的来源。而相关学科的飞速发展，为药物重定位提供了新的思路与方向，同时也驱动了相关学科的发展。多年来，生物和化学信息以史无
23、前例的速度发展，标志着人类进入了“大数据 时代，同时也提供了将药物与疾病联络起来的新时机。而药物重定位的研究就是将已经知道疾病和药物的靶点、途径和配体的所有信息全部整合起来。考虑到获得实验和临床数据的条件和条件的可变性，这项任务极具挑战性；但药物重新定位策略开拓了新的机遇，它最终能引领我们开发出更安全有效的药物。 以下为参考文献 1杨光,郝逸凡基于互信息算法的抗前列腺癌药物重定位分析J沈阳师范大学学报:自然科学版, 2022,37(1):34-37. 2 JANICE M.Trends in development and approval times for new therapeutics
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