單靶點(diǎn)藥物在常見臨床應(yīng)用中的問題

單靶點(diǎn)藥物在常見臨床應(yīng)用中的問題

在過去的幾十年中，藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)通常集中在個(gè)別目標(biāo)點(diǎn)的高選擇性藥物分子上。然而，對于具有特定分子目標(biāo)的藥物在處理疾病時(shí)，通常很難達(dá)到預(yù)期效果或毒性。多基因疾病（如腫瘤）和影響多個(gè)組織和細(xì)胞的疾?。ㄈ缣悄虿。?。多角度攻擊疾病系統(tǒng)可以克服許多單靶點(diǎn)藥物的局限性,由此產(chǎn)生的多靶點(diǎn)藥物治療(multi-targetherapeutics)可以同時(shí)調(diào)節(jié)疾病網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的多個(gè)環(huán)節(jié),不易產(chǎn)生抗藥性,現(xiàn)已在很多重大疾病的治療中開始應(yīng)用。本文對多靶點(diǎn)藥物治療的特點(diǎn)、分類情況、發(fā)現(xiàn)策略和篩選模型、已在臨床使用的多靶點(diǎn)治療藥物進(jìn)行了綜述,并探討了中藥在多靶點(diǎn)藥物治療應(yīng)用中的潛力。1多靶點(diǎn)藥物治療藥物發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)是尋找分子靶點(diǎn)并證明其與疾病的相關(guān)性,靶點(diǎn)的確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)是發(fā)現(xiàn)特異作用于該靶點(diǎn)的化學(xué)分子或抗體分子。與發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化新型靶點(diǎn)抑制劑相比,疾病相關(guān)分子靶點(diǎn)的確認(rèn)仍然是十分困難的工作,常常需要數(shù)十年才能完成?，F(xiàn)代藥物研發(fā)的主要思路就是通過藥物來抑制疾病發(fā)病機(jī)制中某一分子靶點(diǎn)而使機(jī)體恢復(fù)健康。但是,經(jīng)過了近20年對高選擇性靶點(diǎn)配體的集中研發(fā)候選新藥經(jīng)臨床試驗(yàn)后成功上市的比例不但沒有增加,反而不斷下降,這一現(xiàn)象對現(xiàn)有的藥物研發(fā)思路形成了極大的挑戰(zhàn)。近年來系統(tǒng)生物學(xué)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展為藥物發(fā)現(xiàn)提供了一種全新的思路——多靶點(diǎn)藥物治療。同時(shí),對疾病網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步研究和認(rèn)識也揭示了單獨(dú)對某一靶點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié),在復(fù)雜疾病治療中有局限性。多靶點(diǎn)藥物治療,簡而言之,可以同時(shí)作用于疾病網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)靶點(diǎn),對各靶點(diǎn)的作用可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使總效應(yīng)大于各單效應(yīng)之和,達(dá)到最佳的治療效果。多靶點(diǎn)藥物的研究尤其適用于腫瘤治療。腫瘤的發(fā)生發(fā)展是由多基因參與的多步驟、多階段、體內(nèi)外因素相互作用的復(fù)雜過程,且多數(shù)腫瘤有4至7個(gè)獨(dú)立的突變位點(diǎn),因此需要多靶點(diǎn)治療來確保藥物抗腫瘤作用的有效性和持久性。Gupta等報(bào)道,人乳腺癌基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析顯示環(huán)氧合酶2(cyclooxygenase2,COX2)、基質(zhì)金屬蛋白酶1(matrixmetalloproteinase1,MMP1)、基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrixmetalloproteinase2,MMP2)和外調(diào)蛋白(epiregulin)是腫瘤細(xì)胞肺轉(zhuǎn)移所必需的,對這4個(gè)基因的聯(lián)合抑制可以終止小鼠模型中的腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移進(jìn)程,基于以上4個(gè)基因的藥物篩選將有助于抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移,更好地控制病情。2多個(gè)靶點(diǎn)藥物的作用機(jī)理多靶點(diǎn)藥物治療按藥物組分的不同可以分為三種形式。第一種形式是多種藥物聯(lián)合用藥(multidrugcombination),這種形式最常見,已經(jīng)成為抗艾滋病和抗腫瘤治療的主要策略,但是這種形式的缺點(diǎn)是所含藥物彼此間容易發(fā)生相互作用而產(chǎn)生不良反應(yīng)。為了改善上述問題并使用藥更加方便,產(chǎn)生了第二種多靶點(diǎn)藥物治療形式——多組分藥物(multicomponentdrug),即在一個(gè)給藥單位如一個(gè)片劑或注射液中含有多種活性組分。一些臨床應(yīng)用較好的聯(lián)合用藥已被制成了新的多組分藥物,如抗艾滋病藥Atripla、抗哮喘藥Advair和治療丙型肝炎的Rebetron等。上述兩種形式藥物的研發(fā)遇到的主要挑戰(zhàn)是在臨床試驗(yàn)中必須證明其所含的各藥物組分無論是在單獨(dú)應(yīng)用還是聯(lián)合應(yīng)用時(shí)都是安全的。第三種形式是某一單組分藥物可以同時(shí)選擇性作用于多個(gè)分子靶點(diǎn),即嚴(yán)格意義上的多靶點(diǎn)藥物(multitargetdrug)。單組分藥物的服用在藥物代謝上是優(yōu)于聯(lián)合用藥和多組分藥物的,也可以克服各組分相互作用產(chǎn)生的不良反應(yīng),但是優(yōu)化一個(gè)多靶點(diǎn)藥物使之同時(shí)產(chǎn)生多靶點(diǎn)選擇性而不是非選擇性從技術(shù)來說難于前兩種形式。基于藥物作用靶點(diǎn)間的關(guān)系,多靶點(diǎn)藥物的作用方式可以分為以下三類:(1)通過影響不同的靶點(diǎn)而產(chǎn)生組合作用,各靶點(diǎn)可以存在于特定組織、細(xì)胞或細(xì)胞間液中的相同或不同信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路;(2)藥物對第一個(gè)靶點(diǎn)的作用可以對第二個(gè)靶點(diǎn)產(chǎn)生影響,例如改變藥物代謝、抑制外排泵或阻斷其他抗性機(jī)制;(3)作用于某一靶分子或分子復(fù)合物(如原核細(xì)胞染色體)上的不同位點(diǎn)發(fā)揮聯(lián)合作用進(jìn)而增強(qiáng)藥理活性。盡管多靶點(diǎn)作用可以幾種不同的方式進(jìn)行,但各靶點(diǎn)會協(xié)同發(fā)揮作用,以達(dá)到最佳的治療效果。3技術(shù)上的困難盡管聯(lián)合用藥和多組分藥物在臨床上的成功應(yīng)用證明了多靶點(diǎn)藥物治療的優(yōu)勢和應(yīng)用前景,但是對多靶點(diǎn)藥物治療的系統(tǒng)化研究仍面臨許多技術(shù)上的難題。首先,多靶點(diǎn)藥物治療依賴于疾病系統(tǒng)的整體性和復(fù)雜性,因此必須在體外細(xì)胞水平或體內(nèi)水平進(jìn)行篩選。第二,由于缺乏對有協(xié)同作用的靶點(diǎn)配對的總結(jié),發(fā)現(xiàn)可能的靶點(diǎn)組合的工作量是十分大的。第三,發(fā)生協(xié)同作用的有效劑量和各組分間的配比關(guān)系需要大量實(shí)驗(yàn)投入,對每個(gè)組合方式進(jìn)行測試?；谝陨蠁栴},產(chǎn)生了如下的多靶點(diǎn)藥物的發(fā)現(xiàn)策略和篩選模型。3.1增加多靶點(diǎn)藥物的協(xié)同作用研究多靶點(diǎn)藥物發(fā)現(xiàn)首先需要一種合適的多靶點(diǎn)分析測試方法。高通量分子靶點(diǎn)篩選使用的是非細(xì)胞體系,不能模擬完整細(xì)胞的系統(tǒng)生物學(xué)特性,因此不能用于多靶點(diǎn)藥物的篩選。而基于細(xì)胞的表型分析既可以保證篩選的高效性又含有疾病相關(guān)的分子信號通路,可以增加發(fā)現(xiàn)潛在的協(xié)同作用的可能性,已被廣泛應(yīng)用于多靶點(diǎn)藥物的研究。Mayer等用人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞建立了三種基于細(xì)胞的表型分析,分別監(jiān)測TNF-α誘導(dǎo)的NF-κB易位、E-selectin和VCAM-1的表達(dá),用于研究炎癥反應(yīng)中激活的主要信號通路及多靶點(diǎn)藥物的篩選。此外,多細(xì)胞聯(lián)合培養(yǎng)體系可以更好地模擬生物系統(tǒng)的整合作用并更易發(fā)現(xiàn)新的多靶點(diǎn)作用機(jī)制。例如利用混合培養(yǎng)的淋巴細(xì)胞進(jìn)行抗炎藥物篩選,能夠更好地模擬不同細(xì)胞之間的旁分泌作用。用模式生物如斑馬魚進(jìn)行的在體篩選可以利用整個(gè)機(jī)體系統(tǒng)在生物體內(nèi)進(jìn)行篩選,能夠發(fā)現(xiàn)并證實(shí)多靶點(diǎn)作用的存在并在生物有機(jī)體水平整合它們的作用。3.2由藥物中的協(xié)同作用研究聯(lián)合用藥進(jìn)行的綜合性作用的篩選可以發(fā)現(xiàn)存在于分子靶點(diǎn)或信號網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用和聯(lián)系。這種篩選方式的原理是通過聯(lián)合用藥中的單一組分的處理,使系統(tǒng)處于一種綜合的狀態(tài),進(jìn)而使系統(tǒng)增強(qiáng)對第二個(gè)組分作用的敏感性,這種方式類似于經(jīng)典藥物發(fā)現(xiàn)中的協(xié)同作用研究和篩選。除了小分子藥物以外,這種篩選方式也可以擴(kuò)展為用一些生物制劑如siRNA、抗體或腫瘤特異性生長因子作為誘導(dǎo)組分。在某些情況下,這種用于誘導(dǎo)綜合狀態(tài)的藥物可能缺乏特定的分析方法檢測其對系統(tǒng)的作用,而這種靜默的效應(yīng)在加入第二個(gè)組分時(shí)就可能被檢測到。這種綜合性作用的分析已被應(yīng)用于研究乳腺癌2型易感基因(breastcancertype2susceptibilitygene,BRCA2)和多聚ADP核糖多聚酶1[poly(ADP-ribose)polymerase-1,PARP1]之間的相互作用。利用這種綜合性作用的聯(lián)合篩選來研究多靶點(diǎn)藥物比分子靶向型篩選具有更好的選擇性和更高的效率。3.3系統(tǒng)性尋找配伍方案的確定多靶點(diǎn)藥物治療方案篩選的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是需要比較聯(lián)合用藥和各組分單獨(dú)用藥時(shí)的活性差別,并優(yōu)化各組分的用量。各組分之間的協(xié)同效應(yīng)需要在達(dá)到一定濃度范圍時(shí)才能發(fā)生,因此系統(tǒng)性尋找配伍方案需要測試被試組分間一系列配比關(guān)系下產(chǎn)生的效應(yīng),具體的說,可以通過檢測連續(xù)稀釋某一組分時(shí)產(chǎn)生的所有可能的配伍比例進(jìn)行劑量-效應(yīng)矩陣分析來實(shí)現(xiàn)。矩陣分析可以顯示各配伍對的組合效應(yīng),并可以和相應(yīng)濃度下每個(gè)組分單獨(dú)產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行比較。矩陣分析的結(jié)果可以用無效假說參考模型如Loewe相加法進(jìn)行評價(jià)和打分,以確認(rèn)各組分彼此之間是否產(chǎn)生了協(xié)同或拮抗作用。3.4抗抑郁藥物設(shè)計(jì)多靶點(diǎn)藥物設(shè)計(jì)的主要策略是平衡該化合物的多靶點(diǎn)作用產(chǎn)生的一系列生物效應(yīng)。Morphy等系統(tǒng)闡述了多靶點(diǎn)藥物的設(shè)計(jì)原則。一種方式是連接配體,通過接頭將獨(dú)立的藥效團(tuán)連接起來,這種方式產(chǎn)生的多靶點(diǎn)藥物的相對分子質(zhì)量往往會很大并且很難口服給藥。Cashman等設(shè)計(jì)的選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑(selectiveserotoninre-uptakeinhibitors,SSRI)和PDE4抑制劑的偶聯(lián)體對5-HT再攝取產(chǎn)生很強(qiáng)的抑制作用,同時(shí)也可以抑制PDE4D2的活性,有望發(fā)展成一種新型抗抑郁藥。另一種方式是重疊配體,即各個(gè)藥效團(tuán)之間會發(fā)生重疊或高度整合,這種方式產(chǎn)生的化合物更容易具有較小的相對分子質(zhì)量和藥物的物理化學(xué)特性。Murugesan等基于血管緊張素1(angiotensin1,AT1)受體的配體和內(nèi)皮素A(endothelin-A,ETA)受體的配體所共有的聯(lián)芳核所設(shè)計(jì)的重疊配體有更好的抗高血壓活性。此外,多靶點(diǎn)藥物設(shè)計(jì)可以改善疾病系統(tǒng)對藥物產(chǎn)生的耐藥性,尤其是在艾滋病治療方面。藥物作用靶點(diǎn)有一個(gè)氨基酸殘基的突變就有可能使患者對抗艾滋病藥物如非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(non-nucleosidereversetranscriptaseinhibitors,NNRTIs)產(chǎn)生耐藥性。第二代NNRTIs的研發(fā)思路是設(shè)計(jì)可以對野生型和耐藥性突變體的逆轉(zhuǎn)錄酶均產(chǎn)生抑制作用的化合物。因此,第二代NNRTIs如rilpivirine和etravirine需要和一系列突變的逆轉(zhuǎn)錄酶上的結(jié)構(gòu)各異的位點(diǎn)結(jié)合,發(fā)揮多靶點(diǎn)藥物作用。4中藥活性成分研究傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論體系強(qiáng)調(diào)整體性和協(xié)調(diào)性,這和系統(tǒng)生物學(xué)著重研究生物系統(tǒng)中所有組成成分的構(gòu)成及相互關(guān)系有著很大的相似性。越來越多的研究表明,中藥中含有的活性組分通過作用于多個(gè)靶點(diǎn)而共同發(fā)揮治療作用,即系統(tǒng)生物學(xué)范疇的多靶點(diǎn)藥物治療。對中藥中的有效成分或復(fù)方中各組分的多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用的研究將成為中藥作用機(jī)制的重要研究方向之一。Chen等利用中藥有效成分的三維結(jié)構(gòu)對其分子靶點(diǎn)進(jìn)行搜索,并對這些靶點(diǎn)可能產(chǎn)生的生物學(xué)作用和該藥的藥理學(xué)活性進(jìn)行了比較和分析,為中藥活性成分靶點(diǎn)預(yù)測和發(fā)現(xiàn)提供了新的思路。隨著系統(tǒng)生物學(xué)和計(jì)算生物學(xué)的不斷發(fā)展,將會產(chǎn)生更多新的研究手段發(fā)現(xiàn)目前未知的中藥協(xié)調(diào)各組分間的相互作用而發(fā)揮治療效果的具體機(jī)制。此外,近年研究發(fā)現(xiàn)許多從中藥中提取分離得到的單體化合物也是通過多靶點(diǎn)作用發(fā)揮藥理學(xué)活性的。姜黃中的主要活性成分姜黃素以其強(qiáng)抗腫瘤活性和高安全性成為最受關(guān)注的多靶點(diǎn)藥物之一。研究表明姜黃素可以影響多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和血管新生,其臨床藥效學(xué)評價(jià)正在進(jìn)行中。5多靶點(diǎn)藥物治療的應(yīng)用隨著多靶點(diǎn)藥物發(fā)現(xiàn)技術(shù)的不斷成熟,已經(jīng)有越來越多的多靶點(diǎn)治療藥物進(jìn)入臨床應(yīng)用,尤其是在癌癥、糖尿病、病毒和細(xì)菌感染等復(fù)雜性疾病中。多靶點(diǎn)作用在癌癥治療中的應(yīng)用是十分有優(yōu)勢的,尤其是對單靶點(diǎn)抑制劑產(chǎn)生耐藥性的癌癥患者。近年來,FDA先后批準(zhǔn)了多個(gè)多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑上市,包括2005年獲批的索拉非尼(sorafenib)、2006年獲批的達(dá)沙替尼(dasatinib)、2007年獲批的蘇尼替尼(sunitinib)和拉帕替尼(lapatinib)。拉帕替尼的作用靶點(diǎn)是表皮生長因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor,EFGR)和人表皮生長因子受體2(humanepidermalgrowthfactorreceptor2,HER-2),可以對這兩個(gè)靶點(diǎn)產(chǎn)生雙重抑制作用。研究表明,拉帕替尼可以誘導(dǎo)曲妥珠單抗耐藥的人乳腺癌細(xì)胞凋亡,并對HER-2過表達(dá)且經(jīng)曲妥珠單抗治療無效的晚期乳腺癌患者有效。隨著多組分抗糖尿病藥物的推出,多靶點(diǎn)藥物治療在2型糖尿病中的應(yīng)用越來越廣泛。Glucovance由二甲雙胍和格列本脲兩個(gè)組分組成,用于單獨(dú)應(yīng)用二甲雙胍不能有效控制血糖的患者,促進(jìn)胰島素的釋放;Avandamet由二甲雙胍和PPARγ拮抗劑羅格列酮組成,可以增加胰島素的敏感性。這些多組分藥物通過對多個(gè)組織相應(yīng)靶點(diǎn)的調(diào)節(jié)來維持體內(nèi)血糖水平的穩(wěn)定,使多靶點(diǎn)作用得到了較為合理的整合。聯(lián)合用藥和多組分藥物也常常用于抗感染治療。Rebetron含有兩個(gè)組分:PEG干擾素和利巴韋林,用于丙型肝炎的治療。艾滋病治療中最有效的方案就是多種逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑及蛋白酶抑制劑組合成的雞尾酒療法。多組分藥物Epzicom、Truvada和Conbivir均含有兩種核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(nucleosidereversetranscriptaseinhibitors,NRTI),含兩種NRTI和一種非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑的三組分抗艾滋病藥物Atripla也已獲批上市。這些多組分藥物相比于其組分中的單靶點(diǎn)藥物,可以更有效地控制HIV的感染并防止HIV耐藥株的產(chǎn)生?，F(xiàn)有的多靶點(diǎn)藥物面臨的主要問題是其對多個(gè)靶點(diǎn)的抑制作用可能導(dǎo)致更多潛在的不良反應(yīng)。例如,多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑索拉替尼和蘇尼替尼發(fā)揮抗腫瘤作用的同時(shí)會產(chǎn)生嚴(yán)重的心臟毒性。此外,對各靶點(diǎn)產(chǎn)生最佳作用的藥物濃度往往不同,單個(gè)多靶點(diǎn)藥物很難對其作用的每個(gè)靶點(diǎn)都達(dá)到最佳的藥理學(xué)作用,從某種程度上可能會影響多靶點(diǎn)藥物各靶點(diǎn)間協(xié)同作用的發(fā)揮。6體外聯(lián)合用藥的系統(tǒng)化研究可發(fā)現(xiàn)新的多靶點(diǎn)作用機(jī)制多靶點(diǎn)藥物治療在