药物发现中的靶标识别与验证
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好的药物设计的关键是研究和捕捉疾病的临床谱系，以及潜在治疗靶点在疾病中的确切作用。用德国研究人员保罗·埃利希(Paul Ehrlich)的话来说，他在药理学领域做出了无数贡献，“非agunt nisi固定体”-除非药物被束缚，否则不会起作用。1《牛津生物化学和分子生物学词典》将药物靶点定义为“与特定化合物相互作用并受其活性调节的生物实体(通常是蛋白质或基因)”。
这篇文章强调了一个有吸引力的药物靶点的特性，概述了用于识别靶点的方法，并讨论了靶点验证所涉及的关键步骤以及使用siRNA验证靶点的好处和挑战。
“一个好的药物靶点需要与疾病表型相关，并且应该能够适应治疗调节。与此同时，你需要有一个良好的治疗窗口，以确保任何针对目标的治疗方式都不会因破坏健康组织中目标的生理功能而引起副作用。”Kilian V. M. Huber博士结构基因组学联盟和目标发现研究所，牛津大学。
目标识别
确定一个“可用药”的生物靶标——如果一个靶标的活性(行为或功能)可以被一种治疗方法调节，无论这种治疗方法是小分子药物还是生物药物，那么这个靶标就被称为“可用药”。蛋白质和核酸都是生物靶标的例子。2
但怎样才能成为“好”目标呢?
一种有前途的药物靶点的性质2.．.
- 该靶点在疾病的病理生理学中具有确认的作用和/或疾病修饰性。
- 目标表达在全身分布不均匀。
- 靶点的3d结构可用于评估药物性。
- 目标很容易“测试”高通量筛选．
- 该目标具有良好的前景毒性资料，可以使用表型数据预测潜在的不良影响。
- 拟议目标具有良好的知识产权(IP)地位。(适用于制药公司)
识别药物靶点的策略
许多目标最初是通过科学文献确定的2和公共数据库，如DrugBank或运输大亨．这种识别药物靶点的流行方法可能会导致药物开发者之间的竞争。当谈到推进药物发现过程时，一些人愿意承担更多的科学风险，以推动可能获得的信息较少，但竞争也较少的目标，而另一些人则更大胆，愿意接受更大的竞争，希望推动“更确定的”目标前进。2
除了文献之外，还有许多其他的目标识别策略，它们可以基于两种目标识别策略之一(图2)目标反褶积-在这种情况下，你从一种似乎有效的药物开始，并且回顾性地确定了靶点。另一种被称为目标发现这种方法的原理是“如果你想要一种新药，你必须找到一个新的靶点”，一旦确定了一个靶点，化合物库就会被筛选，以找到一种与靶点结合并产生预期效果的药物。
图2:目标反褶积与目标发现的概述。
“原则上，没有监管要求知道药物或临床候选药物的分子靶标，因为最终最重要的是药物的安全和有效。事实上，有一些已获批准的药物，其作用机制尚不清楚。然而，如果靶点已知，药物开发过程显然会大大简化，因为这可以合理设计具有更好效力和安全性的新分子。”Kilian V. M. Huber博士，结构基因组学联盟和目标发现研究所，牛津大学。
目标反褶积vs目标发现
的药物发现的表型方法属于的领域目标反褶积，包括将细胞、孤立的组织或动物模型暴露于小分子中，以确定特定的候选分子是否产生所需的效果——这是通过表型的变化来观察的。3.虽然许多动物模型可用于小分子和小规模药物筛选方法的表征，但由于哺乳动物细胞与高通量筛选(HTS)的兼容性和更大的生理相关性，它们的使用通常受到青睐。
表型方法超越了单个蛋白质或核酸，涉及整个信号通路的研究。在确定所观察到的表型反应基础上的特定生物(药物)靶点之前，确定药物的效果。
目标反褶积
目标反褶积可以通过多种方法来实现包括;亲和层析、表达克隆、蛋白芯片、“反向转染”细胞芯片和生化抑制。4
表型药物发现的优势与挑战
表型方法优于靶标方法的最大优势是它们能够在细胞环境中证明药物的疗效。药物在“正常”生物环境下作用于靶标，而不是在生化筛选中的纯化靶标。
成本、细胞的可用性、复杂的检测方法和通量都是与基于细胞的表型筛选相关的潜在挑战。然而，随着检测方法的小型化和三维细胞模型(类器官和球状)的使用继续获得动力，可扩展性和生理相关性都得到了提高，导致更多地采用表型方法。
此外，表型筛选的复兴鼓励了进一步的重大技术进步，包括iPS细胞技术的发展，基因编辑工具和检测与成像化验,5这再次对这种方法产生了积极的影响。
目标发现
在靶向药物发现因此，在铅发现开始之前，生物(药物)靶点就已经确定(或“发现”)了目标发现是靶向筛选的基石。6靶点在疾病过程中的作用是已知的，然后用这个靶点创建相关的基于系统的分析，并筛选大量的化合物库，以寻找“命中”-候选药物。3、4
基于目标的发现的优势和挑战
事实上，从偏移量中了解候选药物的分子机制是比表型方法的一个关键优势，基于靶标的方法通常更容易实施，开发成本更低，而且过程通常更快。6
基于靶点的药物发现可以利用多种方法(包括晶体学、计算建模、基因组学、生物化学和化学)结合动力学)来揭示药物如何与目标药物相互作用，从而实现:6
- 构效关系(SAR)的发展(分子的结构和生物活性之间的关系)
- 生物标志物的开发
- 发现针对特定目标的未来治疗方法
表1:目标反褶积、发现和验证技术的概述。
| 技术 | 药物发现方法 |
| 亲和色谱法 |
目标反褶积 |
| Expression-cloning |
目标反褶积 |
| 蛋白质微阵列 |
目标反褶积 |
| 反向转染细胞芯片 |
目标反褶积 |
| 生化抑制 |
目标反褶积 |
| 核 |
目标反褶积/发现/验证 |
| DNA微阵列 |
目标发现 |
| 系统生物学 |
目标发现 |
| 现有药物的研究 |
目标发现 |
药物靶点验证
靶点验证是在疾病表型中证明所确定的靶点的功能作用的过程。7虽然在许多疾病相关的细胞模型和动物模型中验证药物的疗效和毒性是非常有价值的，但最终的测试是药物是否在临床环境中起作用。8、9
目标验证可以分解为两个关键步骤。
- 再现性。一旦确定了药物靶点，无论是通过特定的技术(表1)还是通过文献回顾，第一步是重复实验，以确认它可以成功复制。
- 引入配体(药物)-靶标-环境的变异．
-应该有可能通过调节药物分子的活性来调节药物对靶点的亲和力。
-改变细胞或组织类型，应该或不应该改变药物的效果。
-在蛋白质靶点的结合区域引入突变会导致配体(药物)活性的调节或丧失。8
“唯一真正的验证是，如果一种药物被证明对患者安全有效，一个主要的挑战是，许多靶标在临床后期失效，在项目启动几年后。因此，我们必须提高我们在早期确定有希望的目标的能力，而开放科学和数据共享可能在这方面有所帮助。”Kilian V. M. Huber博士，结构基因组学联盟和目标发现研究所，牛津大学。
用于靶标验证的siRNA
几种不同的目标验证技术可以用来阐明目标函数，7然而，到目前为止，最流行和最广泛使用的方法是利用小干扰rna(siRNAs)。7、9siRNA允许你通过mRNA调节来模拟药物的效果，从而暂时抑制基因产物-你的药物目标。8因此，无需实际使用/拥有药物就可以证明靶点的“价值”。通过观察靶蛋白减少导致的表型效应，可以确认靶蛋白是否值得进一步开发。
表2:siRNA的优缺点
| 优势8 | 缺点8 |
| 你可以在没有药物的情况下研究抑制潜在目标的效果 |
下调一个基因并不等同于抑制基因产物(目标)的特定区域。 |
| siRNA使你能够比“敲除”一个基因更准确地模拟药物的效果 |
与降低基因产物(目标)的浓度相比，下调基因的影响可能更大。 |
| 使用siRNA不需要了解蛋白质结构 |
由于siRNA不可能实现100%的下调，可能仍有一些蛋白质合成发生 |
| siRNA是一种廉价的靶标验证方法 |
siRNA的传递具有挑战性 |
由于表型和基于靶点的药物发现方法都有各自的好处和挑战，也许不应该被视为对立的药物发现策略，而应该被视为互补的，如果一起使用，可以增加发现真正新颖的治疗策略的可能性。
参考文献
1.Boscha, F.， Rosich, L.(2008)《保罗·埃利希对药理学的贡献:诺贝尔奖百年纪念献礼》。中国药理学杂志，32(3)，379 - 379。doi: 10.1159 / 000149583
2.加肖，I.，艾林豪斯，P.，萨默，A.和阿萨杜拉，K.(2012)。什么是好的药物靶标?今日药物发现，17,S24-S30。doi: 10.1016 / j.drudis.2011.12.008
3.欧文斯J.(2018)。药物发现的表型筛选与靶向筛选。检索自//www.dile1000.com/drug-discovery/articles/phenotypic-versus-target-based-screening-for-drug-discovery-300037
4.Terstappen, G.， Schlüpen, C.， Raggiaschi, R.， & Gaviraghi, G.(2007)。药物发现中的目标反褶积策略。自然评论药物发现，6(11)，891-903。doi: 10.1038 / nrd2410
5.莫法特，J.，文森特，F.，李，J.，埃德尔，J.和普鲁诺托，M.(2017)。表型药物发现的机遇与挑战:行业视角。自然评论药物发现，16(8)，531-543。doi: 10.1038 / nrd.2017.111
6.克罗斯特，G.(2017)。基于目标的发现的效用。药物发现专家意见，12(5)，427-429。doi: 10.1080 / 17460441.2017.1308351
7.林赛，文学硕士(2003)。发现目标。《自然评论》药物发现卷2,831-838页。doi: 10.1038 / nrd1202
8.Wermuth, C.， Aldous, D.， Raboisson, P.， & Rognan, D.(2015)。药物化学实践(第4版，第45-70页)。
9.贾恩，K.(2004)。靶标验证中的RNAi和siRNA。今日药物发现，9(7)，307-309。doi: 10.1016 / s1359 - 6446 (04) 03050 - 8
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