成藥性類藥性質(zhì)ppt課件.ppt

藥物的分子設(shè)計(jì)策略(3)：先導(dǎo)化合物的質(zhì)量與優(yōu)化,1,一、概述,新藥創(chuàng)制過程:將非藥的活性化合物向成藥轉(zhuǎn)化，滿足安全、有效、穩(wěn)定和質(zhì)量可控的要求。生物學(xué):活性評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)方法化學(xué):發(fā)現(xiàn)苗頭化合物(hit)和(或)先導(dǎo)化合物(lead)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，確定一批有成藥前景的物質(zhì)，即候選藥物(drugcandidate)按照藥政法規(guī)對(duì)候選藥物進(jìn)行系統(tǒng)的臨床前研究，經(jīng)審批后進(jìn)入臨床I期、II期和III期研究，最終經(jīng)批準(zhǔn)上市應(yīng)用這是一條研究開發(fā)鏈,確定候選藥物是個(gè)重要環(huán)節(jié),2,新藥研究與開發(fā)過程,3,新藥研發(fā)各個(gè)環(huán)節(jié)的價(jià)值貢獻(xiàn)度,先導(dǎo)物的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化約占價(jià)值鏈10%,時(shí)程約3-5年,但決定了后面90%的命運(yùn),4,優(yōu)化先導(dǎo)物并確定候選藥物對(duì)于新藥創(chuàng)制的成敗至關(guān)重要;候選藥物的質(zhì)量取決于先導(dǎo)物的優(yōu)劣和優(yōu)化準(zhǔn)則，發(fā)現(xiàn)和確定高質(zhì)量先導(dǎo)物是重要的起點(diǎn)。,5,1.從苗頭化合物到先導(dǎo)物,苗頭化合物(hit):對(duì)特定靶標(biāo)或作用環(huán)節(jié)具有初步活性的化合物。苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)途徑:理性設(shè)計(jì)(基于受體或配體結(jié)構(gòu)和機(jī)制的分子設(shè)計(jì))隨機(jī)篩選(天然產(chǎn)物和高通量篩選化合物庫(kù))基于片段的篩選(儀器分析和分子模擬相結(jié)合的技術(shù)),HajdukPJetal.NatRevDrugDiscov，2007，6：211219SiegalGetal.DrugDiscovToday，2007，12：10321039,6,苗頭化合物未必都能進(jìn)入研究階段，因?yàn)楣逃械娜毕莶荒馨l(fā)展成先導(dǎo)物活性表現(xiàn)為非特異作用藥代動(dòng)力學(xué)不合理物化性質(zhì)差毒副作用大作用機(jī)制不明確,7,苗頭向先導(dǎo)物的過渡，是趨于類藥、成藥的過程。最常見的方法電子等排置換原子、基團(tuán)或片段,8,2.先導(dǎo)物的標(biāo)準(zhǔn),先導(dǎo)物無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的藥物類別標(biāo)準(zhǔn)不同，普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)-類藥特征(drug-like)，反映在藥效學(xué)、藥代和理化性質(zhì)上應(yīng)達(dá)到一定的要求。1).藥效學(xué)-活性活性強(qiáng)度一般在1.0molL-1(酶)0.1molL-1(受體)范圍存在劑量(濃度)和活性的相關(guān)性,9,2).藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)-達(dá)到ADMET的基本要求口服生物利用度(F)10消除半衰期(t1/2)30min與CYP450結(jié)合：低在治療窗口下，無毒性對(duì)人肝微粒體的清除率23Lmin-1mg-1分布容積Vd0.5Lkg-1與血漿蛋白的結(jié)合率99.55-10倍的治療劑量下，無三致作用,10,3).物理化學(xué)性質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量500;水溶解性10gmL-1；脂水分配系數(shù)clogP或分布系數(shù)logD03.0。,11,4).化學(xué)結(jié)構(gòu)一般含脂肪或芳香環(huán)數(shù)15個(gè)可旋轉(zhuǎn)的柔性鍵215個(gè)氫鍵給體不超過2個(gè)氫鍵接受體不多于8個(gè)偏離這些結(jié)構(gòu)因素,不能保障良好的藥效、藥代和物化性質(zhì)。先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)及其類型還應(yīng)有新穎性，能夠獲得專利以保障研發(fā)藥物的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。,12,由苗頭物發(fā)展成先導(dǎo)物的性質(zhì)變化,參數(shù)苗頭物均值先導(dǎo)物均值增量分子量174.1382.8207.7氫鍵給體1.71.70氫鍵接受體2.95.62.7非氫原子數(shù)12.828.515.7,增量大,13,成藥性研究則是初步判斷化合物是否具有開發(fā)為藥物潛能的過程的研究。至少目前成藥性是針對(duì)小分子化藥來說的。t在研發(fā)早期通過體外藥理篩選出一系列有活性的化合物后，盡早評(píng)價(jià)其成藥性可以提高成功率、降低成本。成藥性評(píng)價(jià)包括：1）分子的結(jié)構(gòu)特征：氫鍵結(jié)合、PSA(polarsurfacearea,極性表面積小于140)、親脂性、shape、分子量、pKa；站友提到的Lipinski五原則就是其中的一部分2）理化性質(zhì)：溶解度、通透性、化學(xué)穩(wěn)定性3）ADME4）PK特征：清除率、半衰期、生物利用度5）毒性：LD50、DDI、hERG、遺傳毒性，等,14,AstraZeneca公司選擇苗頭并演化成先導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn),15,AstraZeneca公司選擇苗頭并演化成先導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn),16,先導(dǎo)物的質(zhì)量判斷與保障,1).先導(dǎo)物應(yīng)有較大的化學(xué)空間進(jìn)行優(yōu)化先導(dǎo)物僅以活性強(qiáng)度作為指標(biāo)，忽視其他因素不利于新藥研發(fā)相對(duì)分子質(zhì)量大的先導(dǎo)物與靶標(biāo)的結(jié)合力強(qiáng)，活性一般高于低分子量的化合物結(jié)構(gòu)中往往有“冗余”的原子或基團(tuán)，不利吸收、過膜和代謝等過多的原子減小了化學(xué)修飾空間，難以添加更有益的基團(tuán)。單憑活性強(qiáng)度不能作為確定先導(dǎo)物的唯一標(biāo)準(zhǔn)，以避免錯(cuò)誤的導(dǎo)向。,17,3.先導(dǎo)物的優(yōu)化,優(yōu)化目的將有活性的化合物轉(zhuǎn)化成藥物、將非藥演化成候選藥物的過程通過藥物化學(xué)方法將臨床對(duì)藥物的要求體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改造中，使藥物的安全性、藥效學(xué)、藥動(dòng)學(xué)、代謝穩(wěn)定性和藥學(xué)(物理化學(xué))等性質(zhì)同步地構(gòu)建于一個(gè)分子之中優(yōu)化是在多維空間中通往候選藥物的分子操作。,18,優(yōu)化的內(nèi)容,1).提高化合物對(duì)靶標(biāo)分子的選擇性或特異性研發(fā)雙(或多)靶標(biāo)化合物，不僅對(duì)雙靶標(biāo)有選擇性，而且作用強(qiáng)度應(yīng)相近或匹配。是否對(duì)同源靶蛋白或蛋白亞型有作用，由于同源蛋白之間的結(jié)構(gòu)與功能有相似性，往往因選擇性不強(qiáng)，導(dǎo)致產(chǎn)生不良反應(yīng)2).用細(xì)胞或功能性試驗(yàn)評(píng)價(jià)活性強(qiáng)度,19,3).提高化合物的代謝穩(wěn)定性細(xì)胞色素P450試驗(yàn):是否是重要CYP亞型的底物、誘導(dǎo)劑或抑制劑;肝微粒體和肝細(xì)胞溫孵試驗(yàn):評(píng)價(jià)代謝類型和速率。4).整體動(dòng)物的藥動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)對(duì)于有可能成為候選藥物的分子進(jìn)行初步藥代動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，用大鼠或犬評(píng)價(jià)口服生物利用度、化合物在血漿中濃度和時(shí)間的關(guān)系、消除半衰期和清除率等。,20,組合化學(xué)和高通量篩選(HTS)所得的化合物，往往忽略分子的成藥性，即使發(fā)現(xiàn)了高活性化合物，卻也會(huì)因藥代或物化性質(zhì)等缺陷而無研發(fā)前途。機(jī)算輔助藥物設(shè)計(jì)及虛似篩選僅是一種工具,準(zhǔn)確性、可靠性尚有不足。,21,5).運(yùn)用藥物化學(xué)知識(shí)指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計(jì)整合各種生物學(xué)方法的試驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到對(duì)藥效強(qiáng)度和選擇性、藥代(ADME)的合理配置，以判斷受試化合物是否在一定的時(shí)間內(nèi)在作用部位達(dá)到足夠的藥物濃度，確保產(chǎn)生藥效作用。,22,6).改善溶解性和化學(xué)穩(wěn)定性在分子的非藥效團(tuán)部位引入溶解性基團(tuán)，消除化學(xué)不穩(wěn)定原子或基團(tuán)。根據(jù)藥物的作用部位調(diào)節(jié)化合物的脂一水分配性7).確保候選藥物的安全性在高于藥理有效濃度(或劑量)下試驗(yàn)化合物的不良反應(yīng)或毒性，進(jìn)行細(xì)胞毒試驗(yàn)和對(duì)心肌hERG鉀通道抑制試驗(yàn)等。,23,由先導(dǎo)物發(fā)展成藥物的性質(zhì)變化,參數(shù)先導(dǎo)物均值成藥后均值增量分子量272.0314.042.0氫鍵給體0.80.80氫鍵接受體2.22.50.3ClogP1.92.40.5非氫原子數(shù)19223,增量小,24,4.候選藥物的確定與開發(fā),藥效學(xué)(強(qiáng)度和選擇性)原則上強(qiáng)于或不弱于臨床應(yīng)用的同類藥物;對(duì)大鼠、犬或靈長(zhǎng)類動(dòng)物有適宜藥代動(dòng)力學(xué)，如:口服生物利用度，合理的分布（如作用于外周的藥物較少進(jìn)入中樞系統(tǒng)，反之亦然），適宜的半衰期，較低的血漿蛋白結(jié)合率，與細(xì)胞色素P450無相互作用（不是CYP的底物、抑制劑或誘導(dǎo)劑等）；,25,良好的物理化學(xué)性質(zhì)，如:水溶性、離解性、分配性、化學(xué)穩(wěn)定性和多晶性等，這些是影響藥代動(dòng)力學(xué)、生物藥劑學(xué)與制劑質(zhì)量的因素。安全性預(yù)試驗(yàn)，如致突變和致畸試驗(yàn)，圍產(chǎn)期毒性試驗(yàn)、對(duì)心肌hERG鉀通道的抑制試驗(yàn)、用大鼠和（或）犬作一段時(shí)間（如一個(gè)月）的多劑量的耐受性和蓄積性試驗(yàn)觀察。這些試驗(yàn)中任何一項(xiàng)出現(xiàn)問題，應(yīng)終止開發(fā)。,26,選擇多個(gè)候選藥物，避免單打一候選藥物的開發(fā)有很強(qiáng)的時(shí)效性，為防止首先開發(fā)的化合物夭折而貽誤時(shí)間，往往同時(shí)有后續(xù)跟進(jìn)的藥物（back-upcandidate）。后續(xù)藥物一般與首選藥物的結(jié)構(gòu)類似，作用機(jī)制相同。后續(xù)藥物的跟隨開發(fā)到什么程度，取決于首選候選藥物的命運(yùn)。,27,成藥性：候選藥物的成藥性,定義：具有足以使活性化合物能夠進(jìn)入臨床I期試驗(yàn)的ADME性質(zhì)和安全性質(zhì)(Lipinski)。類藥性是對(duì)苗頭或先導(dǎo)物的要求；成藥性是對(duì)先導(dǎo)物優(yōu)化和候選藥物的目標(biāo)。,先導(dǎo)物候選藥物,優(yōu)化,類藥性,成藥性,28,二、藥物分子：宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一,藥物與機(jī)體的相互作用:機(jī)體對(duì)藥物的處置和藥物對(duì)機(jī)體的作用機(jī)體對(duì)藥物的處置:遵循一般規(guī)律,具有共性特征,即分子的整體和宏觀性質(zhì)影響藥代動(dòng)力學(xué)行為。藥物對(duì)機(jī)體的作用:藥物分子的個(gè)性表現(xiàn),受制于藥物分子中特定的原子或基團(tuán)與靶標(biāo)分子在三維空間的結(jié)合,這種微觀結(jié)構(gòu)就是藥效團(tuán)。藥物分子可視作宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的集合,統(tǒng)一在分子的整體結(jié)構(gòu)之中,宏觀性質(zhì)決定藥代和物化性質(zhì),微觀結(jié)構(gòu)決定藥理作用。,29,例：,分子設(shè)計(jì)的技巧在于整合宏觀、微觀成最佳配置,微觀：“1S，3R二羥基戊酸；宏觀：分子骨架-疏水腔作用，理化性質(zhì),30,1.藥物的宏觀性質(zhì):,相對(duì)分子量-影響先導(dǎo)物成藥性的重要參數(shù)相對(duì)分子質(zhì)量大的化合物,功能基團(tuán)多,增加了與受體結(jié)合的機(jī)會(huì)和強(qiáng)度相對(duì)分子質(zhì)量大,不利于藥物的過膜和吸收。相對(duì)分子質(zhì)量大的化合物可能含有易被代謝的基團(tuán)和毒性基團(tuán),不適宜作先導(dǎo)物。,包括相對(duì)分子質(zhì)量、溶解性、脂溶性和極性表面積等,31,分析了19852000年間研發(fā)的候選藥物在臨床I、II、III期和注冊(cè)申請(qǐng)的藥物,并與上市的594個(gè)口服藥物比較,結(jié)果表明:上市藥物的相對(duì)分子質(zhì)量主要分布在200450;處于I期的藥物其相對(duì)分子質(zhì)量分布是雜亂的,而且相對(duì)分子質(zhì)量高的藥物出現(xiàn)頻率較大;臨床每個(gè)階段被終止藥物的相對(duì)分子質(zhì)量都高于進(jìn)入下一階段試驗(yàn)藥物的相對(duì)分子質(zhì)量。相對(duì)分子質(zhì)量大的化合物成藥的概率低。WenlockMC.Etal.JMedChem,2003,46:1250-1256,32,水溶解性,難溶物質(zhì)與分子有較強(qiáng)的親脂性和疏水性相關(guān),容易發(fā)生聚集作用,形成聚集體(aggregate)。聚集體可與靶蛋白發(fā)生相互作用,出現(xiàn)假陽(yáng)性;水溶解性是口服吸收的前提,是藥物穿透細(xì)胞膜的必要條件。溶解度數(shù)據(jù)在估計(jì)體內(nèi)的吸收、分布、代謝、排泄等臨床前試驗(yàn)的參數(shù)中有十分重要的意義。,33,提高水溶解性一般方法:在分子骨架上不影響藥效團(tuán)結(jié)合的邊鏈處引入溶解性基團(tuán),以改善藥代、增加藥效。,6位引入親水性基團(tuán)，不影響與激酶活性中心的結(jié)合，增加水溶性,34,脂溶性對(duì)藥物的生物藥劑學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)均有貢獻(xiàn)藥劑學(xué):影響藥物分子在劑型中的溶出和分散度以及制劑的穩(wěn)定性藥動(dòng)學(xué):影響過膜性,與血漿蛋白的結(jié)合能力,組織分布,穿越血腦屏障能力和代謝穩(wěn)定性等藥效學(xué):親脂性基團(tuán)或片段參與受體的親脂性腔穴或裂隙的疏水相互作用,促進(jìn)藥物與靶標(biāo)的結(jié)合,35,生物膜的脂質(zhì)性質(zhì),要求藥物分子有一定的親脂性,以保障穿越細(xì)胞膜;但又應(yīng)有足夠的親水性以確保藥物分子在水相中的分配,36,極性表面積(polarsurfacearea,PSA):,分子中極性原子表面之總和,極性原子是指氧、氮和與之相連的氫原子。通常與藥物的吸收和過膜(小腸和血腦屏障等)過程相關(guān)聯(lián),表面積越大,極性越大。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析1590個(gè)II期以上臨床研究的口服非CNS藥物,PSA最高閾值為120,其中,5080出現(xiàn)的最多。超過120的藥物難以吸收。,37,2.藥物分子的微觀結(jié)構(gòu):與靶標(biāo)活性部位結(jié)合的特異性原子、基團(tuán)或片段,藥物呈現(xiàn)藥理作用,是同機(jī)體的靶標(biāo)發(fā)生特異性結(jié)合,進(jìn)而引發(fā)生物物理和(或)生物化學(xué)變化的結(jié)果。生物大分子的化學(xué)組成不同,有不同的三維結(jié)構(gòu)和構(gòu)象,與配體的結(jié)合部位也不同。藥物分子并非所有的原子與靶標(biāo)結(jié)合,與某些位點(diǎn)結(jié)合是啟動(dòng)或呈現(xiàn)活性的原動(dòng)力。藥物的藥理作用是個(gè)性表現(xiàn)，由微觀結(jié)構(gòu)所決定,38,EGFR抑制劑艾羅替尼(erlotinib)喹唑啉環(huán)上的N1和N3作為氫鍵接受體,分別與Met769和Thr766形成氫鍵,固定于活性部位,4位的胺苯基與疏水腔發(fā)生疏水相互作用,這三個(gè)結(jié)合位點(diǎn)是產(chǎn)生抑制作用的基本要素。木黃素雖然是黃酮類化合物,但與該EGFR激酶以相似的模式結(jié)合。,木黃素與艾羅替尼同EGFR激酶對(duì)接的比較.紫色為染料木黃素,綠色為艾羅替尼,藥效團(tuán)與受體的某些位點(diǎn)結(jié)合是呈現(xiàn)活性的原動(dòng)力,39,保持的微觀結(jié)構(gòu)特征是疏水的芳環(huán)、經(jīng)34個(gè)原子單元與叔氮原子相連,微觀結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了與阿片受體結(jié)合的藥效團(tuán),是啟動(dòng)鎮(zhèn)痛作用的載體,40,3.先導(dǎo)物的優(yōu)化是對(duì)分子的物化性質(zhì)、藥代和藥效的綜合修飾,微觀結(jié)構(gòu)決定了藥效強(qiáng)度和選擇性;分子的整體性質(zhì)影響體內(nèi)的藥代行為和制劑質(zhì)量,影響效力的發(fā)揮。這是一個(gè)由多維因素構(gòu)成的空間。,41,三、骨架變換,骨架藥效團(tuán)的支撐藥效團(tuán)離散斷續(xù)，骨架具有連續(xù)的結(jié)構(gòu)特征藥效團(tuán)依附于骨架保持藥效團(tuán)，變換骨架，依據(jù)是受體的柔性和可塑性；新骨架體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的新穎性,42,1.骨架變換的三個(gè)層次,以電子等排原理變換骨架結(jié)構(gòu)以優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向變換骨架結(jié)構(gòu)以結(jié)構(gòu)活性演化的方式變換骨架結(jié)構(gòu),43,1)以電子等排原理變換骨架結(jié)構(gòu),藥效團(tuán)為堿性氮及二個(gè)芳環(huán)，芳環(huán)的置換包含了藥效團(tuán)的等排變換，也體現(xiàn)了分子骨架的變化,44,流感病毒的神經(jīng)氨酸酶抑制劑,骨架：環(huán)己烯、二氫吡喃、環(huán)戊烷藥效團(tuán)：羧基、堿性氮(胍基或氨基)、甲基的相對(duì)位置相同,45,HMG-CoAInhibitor,二羥基戊酸通過二個(gè)碳原子與一疏水片斷結(jié)合，這二個(gè)片斷既是藥效團(tuán)又形成分子的整體。,46,2)優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu),優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)：某一結(jié)構(gòu)骨架可構(gòu)成對(duì)多種受體相結(jié)合的配體分子臨床半數(shù)以上藥物的骨架結(jié)構(gòu)集中于32種結(jié)構(gòu)片斷激酶抑制劑常摸擬ATP的結(jié)構(gòu)，通過與酶的活性部位結(jié)合發(fā)揮抑制作用。,47,激酶抑制劑的優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)在研發(fā)抗腫瘤藥物方面占有突出的地位,48,3)骨架遷越(Scaffoldhopping),骨架遷越:用機(jī)算機(jī)方法在數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找或用類似物設(shè)計(jì)方法尋找仍能保持活性的分子骨架。目的：改變物理性質(zhì)，如增加藥物的溶解度：將親脂性的骨架用極性骨架替換。改變藥物的穩(wěn)定性：調(diào)整骨架親水-親脂的相對(duì)程度。提高藥物的穩(wěn)定性：將容易發(fā)生代謝作用的骨架用代謝穩(wěn)定的低毒性骨架替換。,49,改善藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)：藥物的毒性或不良反應(yīng)有時(shí)是因骨架結(jié)構(gòu)所致，例如吡啶和咪唑?yàn)楣羌艿乃幬锍Ｅc細(xì)胞色素P450結(jié)合，呈現(xiàn)不良反應(yīng)等。降低分子的柔性：一些活性分子的柔性鍵過多，構(gòu)象的多樣性導(dǎo)致與受體的親和力降低。減少柔性鍵或用剛性骨架替換，可提高與受體的結(jié)合力，改善藥代動(dòng)力學(xué)行為。提高對(duì)受體的親和力：有的骨架參與同受體的結(jié)合。改變骨架可以提高對(duì)受體的親和力。獲得專利保護(hù)。,50,a.5-HT重?cái)z取選擇性抑制劑,藥效團(tuán)：二個(gè)芳環(huán)適宜距離處有一個(gè)二級(jí)胺骨架及其取代基有很大的變通性,51,b.多巴胺受體激動(dòng)劑,52,c.水楊酸與喹唑啉環(huán)的骨架變換,53,辣椒素受體1(VR1)拮抗劑,非阿片類鎮(zhèn)痛藥,54,EGFR抑制劑,形成分子內(nèi)氫鍵，二個(gè)氧原子作為氫鍵受體，固定在酶的活性部位，烯丙酰氨基與酶開口處氨基酸可發(fā)生邁克爾加成，活性增加,55,d.鞘氨醇-1-磷酸(SIP)受體抑制劑,56,e.組蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制劑,57,f.H3受體拮抗劑治療肥胖癥和認(rèn)知障礙,58,g.緩激肽受體B1(KB1)拮抗劑,治療慢性炎癥和鎮(zhèn)痛,59,四、模擬創(chuàng)新藥物(follow-ondrug):,首創(chuàng)性藥物(pioneeringdrug):作用于新靶點(diǎn)、新的作用環(huán)節(jié)和新的機(jī)制的新化合物實(shí)體(newchemicalentites),由生物學(xué)驅(qū)動(dòng)。模擬創(chuàng)新藥物:靶點(diǎn)已知、靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)大都明確、有已知化合物或藥物作參考，可利用靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)或藥效團(tuán)設(shè)計(jì)的藥物,以化學(xué)作為驅(qū)動(dòng)研究。,60,表首創(chuàng)性藥物與模擬創(chuàng)新藥物的比較,61,1.藥物模擬創(chuàng)新的必要性,模擬創(chuàng)新策略，具可能性、必要性和現(xiàn)實(shí)性各國(guó)至少投入一半或更多資源實(shí)施該策略1).首創(chuàng)藥物具有巨大的結(jié)構(gòu)優(yōu)化空間為了占據(jù)市場(chǎng)，未對(duì)首創(chuàng)藥物作充分的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,從而在藥效、藥代、選擇性或物化性質(zhì)有待進(jìn)一步提高和完善,62,2).路徑清晰、成功率高靶標(biāo)和作用機(jī)制明確，可利用基于受體或基于藥效團(tuán)的分子設(shè)計(jì)，投入較少、風(fēng)險(xiǎn)較低、成功率較高。3).克服化療藥物的耐藥性模擬性改構(gòu)藥?？煽朔讋?chuàng)藥的耐藥性。4).知識(shí)產(chǎn)權(quán)的需要,63,2.模擬創(chuàng)新的基礎(chǔ)骨架和藥效團(tuán),保持藥效團(tuán)，變換結(jié)構(gòu)骨架；或變換骨架上的某些原子或基團(tuán)保持藥效團(tuán)不變，保障和維系了特定的藥理活性;變換分子骨架，賦予了分子新的性質(zhì)，有利于發(fā)揮藥效;新骨架體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的新穎性，具自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。模擬創(chuàng)新分子設(shè)計(jì)的主要方法:骨架變換(電子等排、優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)、骨架遷越),64,1).以電子等排原理變換骨架結(jié)構(gòu),電子等排分子設(shè)計(jì)的經(jīng)典方法，包括：原子、基團(tuán)和環(huán)系間的變換,65,咪唑環(huán)用取代呋喃或取代噻吩替換，適當(dāng)調(diào)整側(cè)鏈取代基，模擬創(chuàng)新藥的作用超越了首創(chuàng)藥,66,2)以優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向變換骨架結(jié)構(gòu),67,3)以結(jié)構(gòu)活性演化的方式進(jìn)行骨架遷越,鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(SGLT-2)抑制劑，抗糖尿病,68,69,5HT2c受體激動(dòng)劑，減肥藥，因使心臟瓣膜發(fā)生變形而上市一年后終止使用。原因：同時(shí)激動(dòng)5HT2B受體。,構(gòu)象限制物，選擇性大大提高，未見心臟瓣膜發(fā)生變形,FDA已受理其上市申請(qǐng)。,70,五、雙(多)靶標(biāo)藥物,雙靶標(biāo)作用的優(yōu)勢(shì)同時(shí)干擾二個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié),可提高療效,至少對(duì)10個(gè)受體亞型的拮抗作用達(dá)nmol/L,最初被貶為“賴藥”，卻是世界銷量領(lǐng)先的抗精神病藥。,71,1.藥物組合實(shí)現(xiàn)多靶標(biāo)作用,72,2.雙靶標(biāo)藥物的分類,1).兩個(gè)受體的調(diào)節(jié)劑GPCR結(jié)構(gòu)、生化功能、物化性質(zhì)上的相似性，較易實(shí)現(xiàn)GPCR雙靶標(biāo)藥物的設(shè)計(jì);可以是雙激動(dòng)劑、雙拮抗劑，或一個(gè)是激動(dòng)劑，一個(gè)是拮抗劑;雙刃劍，注意發(fā)生非選擇性結(jié)合。,73,2).兩個(gè)酶的抑制劑,兩個(gè)酶的抑制劑是常見的策略a.可是級(jí)聯(lián)反應(yīng)中上下游的兩個(gè)酶，如：抗炎、抗過敏及抗哮喘藥的靶標(biāo)環(huán)氧合酶、5-脂氧酶、血栓烷A2合成酶等,均起源于花生四烯酸氧化代謝級(jí)聯(lián)反應(yīng)中不同酶系，產(chǎn)物為炎癥和過敏物質(zhì)。同時(shí)抑制兩種酶有利于提高療效。,74,b.酶的不同亞型,在受體酪氨酸蛋白激酶中最常見,75,3).同時(shí)作用于受體和酶的雙功能分子,設(shè)計(jì)依據(jù)-酶和受體活性中心的結(jié)構(gòu)相似,76,4).同時(shí)作用于受體和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或離子通道,內(nèi)源性物質(zhì)的受體及其轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白常是研發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物的靶標(biāo),兼具、1-腎上腺素能受體拮抗作用和鈣通道拮抗作用片段，抗高血壓,77,3.雙靶標(biāo)藥物的設(shè)計(jì)方法,1).連接型雙靶標(biāo)分子用不同長(zhǎng)度的連接基(L)將二個(gè)藥物分子(A和B)連接二個(gè)分子缺少共同的藥效團(tuán)，保留了原分子的全部結(jié)構(gòu)特征連接基可化學(xué)或代謝酶降解，分解出A、B二個(gè)藥物分別作用于A、B,要求A、B的活性強(qiáng)度與藥代性質(zhì)相同或接近,78,釋放NO的非甾體抗炎藥,79,阿片受體激動(dòng)劑,鎮(zhèn)痛作用優(yōu)于二個(gè)藥物單用,80,核苷類和非核苷類HIV逆轉(zhuǎn)錄酶雙重抑制劑,作用于同一靶標(biāo)的兩個(gè)不同位點(diǎn)，非裂解型雙靶標(biāo)分子;核苷類作用于酶活性中心，非核苷類作用于酶的變構(gòu)位點(diǎn),81,烷化劑與EGFR激酶抑制劑的結(jié)合,82,2).融合型分子,二個(gè)先導(dǎo)分子的藥效團(tuán)有部分相同特征，可共用相同部分，融合于同一分子中,83,5HT1A受體拮抗劑和5HT重?cái)z取抑制劑融合,保持了藥效團(tuán)；節(jié)省相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)片段；雙靶點(diǎn)抑制作用。,84,5-脂氧酶抑制劑和H1受體拮抗劑融合治療過敏性哮喘,組胺和白三烯是引起過敏和炎癥的重要介質(zhì)，阻斷組胺并阻止白三烯生成的雙重抑制劑，是研發(fā)新型抗過敏性哮喘的兩個(gè)環(huán)節(jié),85,抑制ACE,NEP抗高血壓和心肌梗死雙重作用,ACE:血管緊張素轉(zhuǎn)化酶NEP:中性內(nèi)肽酶,86,3).并合型分子,并合型分子常來源于隨機(jī)篩選得到，也可將存在相同藥效團(tuán)的二個(gè)分子直接合并成一個(gè)分子而無需加入連接基;常比融合型分子更簡(jiǎn)化，分