药物发现的表型筛选与靶向筛选

在过去的二十年里，靶向筛选一直是药物发现的首选方法，但是表型筛选正在经历某种复兴。我们看看两者的优点和应用。

每一种筛查方法都包括什么?

今天的许多药物都是通过表型筛选发现的——在细胞、孤立的组织或器官或动物中测试一个分子，看看它是否能产生预期的效果。药物发挥作用的实际机制——它的目标——往往是后来才确定的，有时甚至不是很多年。

从历史上看，表型筛选在识别一流药物方面略有优势，而基于靶标的筛选产生了更多的一流药物。¹这是由于在确定药物的作用机制时缺乏偏见。但是表型分析也更有利于识别细胞活性化合物，说沙洛教授来自美国弗吉尼亚州弗吉尼亚大学医学院。

“表型分析具有挑战性，因为通常需要复杂的下游目标反褶积方法，”她说。在某些情况下，实施这些措施需要更多时间，从长远来看可能会影响产量。所有这些都需要考虑到整体筛查模式和筛查策略的成本。”

这种产量的缺乏，伴随着基因组学的革命，导致制药公司和学术界多年来采用“目标优先”的方法，即使用已知在疾病过程中重要的分子来筛选大量化合物库，以寻找“命中”-候选药物。这种方法的一个优点是，你可以筛选数百万个类似药物的分子，知道如果你找到了一个，你就已经有了一个接近成为潜在药物的候选分子。

Sharlow教授指出:“一般来说，基于目标的检测执行起来耗时较少，但有时会受到酶活性等标准读数的挑战。”“还有更复杂的基于目标的分析，比如基于蛋白质-蛋白质相互作用的分析，虽然在生理学上更有趣，但实施起来要复杂得多。

最终，这两种筛选策略对于化学探针和/或药物发现都是有价值和必要的，她说，通常，特定的筛选策略取决于你所拥有的资源。

然而，从药物发现的角度来看，表型筛选似乎略有复苏。

最佳点-结合靶向表型方法

“在细胞环境下进行药物发现筛选已经回答了一些困扰药物发现过程的问题，比如‘我如何让它更容易溶解?’，或者‘我怎么把这个放进单元格?“说麦克·豪厄尔博士弗朗西斯克里克研究所筛查主管，伦敦，英国。“如果你是一名药物化学家，你可能会正确地认为，你可以利用你的魔法，让不太容易溶解或不太容易进入细胞的东西更好地进入细胞。但有一种感觉是，如果你从一个好的基于细胞的分析开始，那么你已经通过设计固有地跨越了一些障碍。”

豪厄尔说，最佳点是这两种方法越来越多地结合在一起。“许多人会想要一个屏幕来查看蛋白质在细胞环境中的活动或定位——所以它在某种程度上既是基于靶标的，也是表型的。”

在弗朗西斯克里克研究所，豪厄尔解释说，他们在表型方法上犯错，因为他们主要使用基于细胞的分析，这对特定过程有所有细胞的影响，但他们将主要研究该过程的一个方面，如下游目标的磷酸化。“我们使用基于细胞分析的高含量图像分析。这意味着你可以测量多个细胞读出既可以量化主要目标反应又可以使用额外的表型数据对这些反应进行分类这些额外的特征可能会告诉你更多你打算研究的过程"

表型筛选是下一个层次

这两种方法的结合是由于技术的进步，可以更巧妙地操纵细胞中的分子过程。“我们生活在一个用siRNA敲除基因的时代，现在每个人都在用CRISPR来做这件事。值得注意的一点是人们所看到的不同结果。这只是强调了没有完美的技术，因为他们每个人都以不同的方式提出不同的问题，”豪厄尔说。

豪厄尔说，CRISPR打开了一系列以前不可能探索的问题，比如实时跟踪染色体丢失或错误分离。简单的过表达筛选曾经很困难，因为它们需要转染cdna，并以远远高于必要水平的水平过度表达它们，现在更容易控制。一系列新型CRISPR技术的可用性和使用现在可以生成符合传统高通量筛选的细胞模型，但更接近于模拟患病细胞状态。我并不是说这很容易，但这些事情现在是可能的。”

生物分析总是答案吗?

那么，什么会让这些筛查方法更上一层楼呢?夏洛引用了更多与生理相关的检测系统的使用，如诱导多能干细胞和类器官，以及在更小规模上进行筛查的意愿(而不是筛查数百万种化学类型)。“这允许使用复杂的分析读数，包括3D配置，并可能有助于将技术更好地转化为临床。”

豪厄尔说，在癌症等疾病过程中，将免疫系统的影响纳入屏幕将非常重要。“下一代的表型筛选确实必须包括多细胞环境、3D环境、其他组织的影响、其他系统的影响等其他方式。”

但在不必要的情况下，将筛查做得过于复杂也存在风险，Howell警告说:“人们都想做最真实的检测，或尽可能接近现实生活。是否有证据支持这样做的必要性，或者我们只是在做一些困难的事情，这总是值得质疑的。在某种程度上，这取决于你想要获取的信息是什么。如果你试图为人类制造一种药物，我认为一个更复杂的实验最终可能会提供更多的信息。如果你试图发现你最喜欢的亚细胞系统，你用它来做研究，那么可能不是。”

答案是，一个全面的筛选策略将包括靶向和表型分析，其中一种格式指定为主要筛选，另一种格式指定为次要或后续分析。

Howell总结道:“你总是可以争辩说，表型分析的信息会更丰富，但世界仍然需要制造与特定蛋白质结合的特定分子。答案不是只用其中一种，而是两者都需要。”

参考
1.斯维尼，d.c.(2013)。一类药物的表型vs.基于靶点的药物发现。临床药理学杂志，39(4)，529 - 529。doi: 10.1038 / clpt.2012.236