大多數(shù)小分子藥物和生物藥(包括單克隆抗體)可以作用于治療靶點(diǎn),從而改變其功能。藥物開發(fā)的前提是通過對這些靶點(diǎn)的鑒別,通常是蛋白質(zhì)或核酸,明確它們在疾病中所起到的因果作用以及具有一定的"成藥性”,例如藥物有適當(dāng)?shù)乃幚碜饔?quot;。藥物開發(fā)過程往往是耗時長,風(fēng)險高且花費(fèi)巨大。一種新藥從發(fā)現(xiàn)到被批準(zhǔn)上市,盡管精確的時間表各不相同,但通常需要10年以上的時間。此外,在每年開發(fā)的許多候選藥物中,只有很少一部分能夠獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)進(jìn)入臨床試驗研究。篩選靶點(diǎn)特異性結(jié)合的候選藥物,驗證與靶點(diǎn)的相互作用,需要多種工藝和表征技術(shù),而這些工藝和表征技術(shù)的局限性又是藥物研發(fā)耗時冗長的諸多原因之一。具備實時分析和高通量性能的現(xiàn)代分析技術(shù)大大縮短了藥物研發(fā)時間,并運(yùn)用簡化的方式選擇最佳候選藥物,為下游開發(fā)的成功提供了最佳機(jī)會。

傳統(tǒng)的分析技術(shù),例如基于熒光的方法,都需要對分析物或二抗分子標(biāo)記上熒光信號。標(biāo)記位點(diǎn)通常不具備特異性,因此可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變,從而影響其活性。需要標(biāo)記的分析方法往往包含多個特定的步驟,每個步驟都需要進(jìn)行優(yōu)化,最終導(dǎo)致研發(fā)時間的增加。此外,由于熒光標(biāo)記的干擾而產(chǎn)生的假陽性結(jié)果可能對數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。近20年來,非標(biāo)記分析技術(shù)在藥物早期發(fā)現(xiàn)中展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。由于不需要標(biāo)記試劑,非標(biāo)記分析平臺能夠大幅加快實驗開發(fā)過程。非標(biāo)記技術(shù)在藥物發(fā)現(xiàn)中的關(guān)鍵應(yīng)用包括通過平衡解離常數(shù)(K,),結(jié)合速率常數(shù)(k),解離速率常數(shù)(k,)等動力學(xué)參數(shù),評估結(jié)合藥物與靶點(diǎn)的結(jié)合活性。圖1展示了藥物早期發(fā)現(xiàn)階段常規(guī)工作流程中的關(guān)鍵步驟。

測定平衡親和常數(shù)和動力學(xué)速率常數(shù),是識別目標(biāo)分子、選擇和優(yōu)化先導(dǎo)藥物的關(guān)鍵過程。這些參數(shù)使研究人員能夠更好地了解候選藥物對其靶點(diǎn)的潛在作用機(jī)制(MOA),并為選擇最佳候選治療藥物提供信息,從而推進(jìn)整個開發(fā)周期。除了新先導(dǎo)藥物分子外,在將生物類似藥物分子與其對應(yīng)的原研藥物進(jìn)行比較時,動力學(xué)特征也非常關(guān)鍵。對于生物類似藥而言,其產(chǎn)品質(zhì)量屬性的評估至關(guān)重要,尤其是通過研究配體結(jié)合的功能等效性評估,為患者在類似臨床安全性和有效性方面提供重要信心。一般來說,通常使用純化的樣品對先導(dǎo)藥物分子進(jìn)行全面的表征,然而,在篩選實驗中的解離速率排序和先導(dǎo)藥物分子的選擇時,可以使用未純化的樣品進(jìn)行。對于開發(fā)抗體類藥物,在分類和選擇最佳抗體克隆時,也需要進(jìn)行表位分組等其他表征實驗。

在表征功能性質(zhì)時,生物分子間相互作用的動力學(xué)分析尤其重要,是研發(fā)和生產(chǎn)過程中必不可缺的分析步驟。人們傳統(tǒng)上使用像ELISA這樣的終點(diǎn)法來描述結(jié)合相互作用。然而,ELISA有許多缺點(diǎn),包括不能解析結(jié)合和解離動力學(xué)特性。例如,相同的穩(wěn)態(tài)結(jié)合親和力可能源于截然不同的動力學(xué),科學(xué)家在選擇先導(dǎo)藥物的過程中可以依據(jù)這些信息做出決策(圖2)。此外,由于ELISA實驗方案中包含許多清洗步驟,弱相互作用可能難以被監(jiān)測到。另一方面,高通量非標(biāo)記技術(shù)為動力學(xué)測量提供了獨(dú)特的見解。這些技術(shù)提供了動力學(xué)細(xì)節(jié),例如結(jié)合(k)和解離(k.)速率,該速率信息可為相互作用機(jī)制提供更多的信息。此外還有親和力常數(shù)(K),該常數(shù)可以衡量配體與其分析物之間結(jié)合的緊密程度。這是指標(biāo)可以很好的在開發(fā)過程中指導(dǎo)藥物療效所需的濃度。

標(biāo)簽：生物分子間相互作用