TRV-120027

会议推荐 2026第三届中国医药企业项目管理大会 2026第二届中国AI项目管理大会 2026第十五届中国PMO大会 2026第五届中国项目经理大会 本 文 目 录 1、成功开发候选药物的三步策略 2、技术前沿制剂前研究策略:为候选药物分子定制优选开发路径 3、NRDD综述 | 认识你的分子:药理学视角下的候选药物评估策略 一、成功开发候选药物的三步策略 （生物工艺与技术） 虽然科学创新正在推动医疗保健走向未来，但在将其推向市场的技术与那些被归为早期失败的技术之间仍存在明显差距。那些从未让患者受益的创新有时是最有希望的，那它们为什么不成功呢？从早期想法到广泛采用的过渡是有前途的技术经常关注不足的地方。在开发新产品之前未能考虑到商业挑战、变化无常的市场压力以及快速发展的医疗保健环境可能是致命的。 科学进步令人兴奋，但并非每一项发现都能很好地转化为临床。这是为什么？公司如何才能成功地定位自己、以取得市场成功？了解产品的市场、独特的价值主张、商业模式和临床可操作性对于弥合早期想法和商业化成功之间的差距至关重要。 1. 确定市场需求 一个常见的陷阱是出于新颖性而非市场需求而追求创新。公司推出一项技术只是因为他们能够做到这一点很常见。科学可行性并不是决定创新长期成功的唯一因素。专注于为技术提供有意义且引人注目的价值差异化的应用至关重要。 避免早期失败的关键是在技术最适合的市场中确定应用并评估市场上的现有产品。有些市场可能并不“性感”，但仍然非常必要。公司很容易被最大、最“时尚”的应用所吸引，无论它们是否最好地服务于新兴技术。例如，数十亿美元已用于早期癌症检测，使其成为极具吸引力的创新目标。然而，这个应用非常昂贵且拥挤，如果没有十亿美元的支票簿，就很难有竞争力地进入这个市场。在饱和市场中创造性地定位一项技术可以采取不同的形式。将一项技术与已经拥有市场份额的现有产品结合使用是建立可信度并利用现有商业基础设施以用于新兴技术的好方法（例如，将基于基因组治疗选择分析工作流程的癌症监测测试或添加风险因素测试到常规的年度血液检查）。也许更传统的方法是通过选择以某种方式支持现有技术的应用，将技术定位为有吸引力的收购目标。 在不了解市场需求的情况下推出的技术而导致失败的一个例子是用于常规伴随诊断(CDx) 测试的高复杂基因表达谱 (GEP)。虽然引人注目，但在免疫-肿瘤治疗批准的早期，GEP对于常规临床使用来说过于昂贵和复杂，因此在广泛的商业应用中遇到了重大挑战。 它不一定要性感；它只需要比其它任何东西都具有竞争优势，因为这将推动行业采用有前途的技术。 2. 了解并非所有的商业模式都是一样的 与技术目标市场和预期商业化计划兼容的商业模式至关重要。适用于某项技术的所需工作流程和模型将因所选应用而异。一些技术适用于临床，而另一些则适用于研发。有些需要集中，而另一些可以分布式。 例如，无创产前检测 (NIPT) 已成为全球传播最快的基因技术之一。临床实施受到许多商业和国家因素的影响，例如医疗保健系统的结构、产前检测计划和公共资金的存在，以及进行这些检测的文化和政治背景。尽管科学相当一致，但随着NIPT 成长为一级筛查测试，临床测试模型必须灵活并适应不断变化的市场需求；否则，它的发展和采用将受到阻碍。 3. 确定临床可操作性 临床可操作性正是它听起来的样子 - 根据参考数据生成的信息确定是否应采取临床行动。随着计算能力的发展，问题越来越多地变成以一种通知有意义的行动的方式解释数据输出。基因组学和其它高度复杂的技术是非常强大的工具的很好例子，它们受到其复杂性和将数据转化为临床行动的挑战的限制。多参数读数使结果解释变得异常困难，并限制了这些技术在没有复杂软件和经验丰富的临床人员的情况下为临床干预决策提供信息的能力。 虽然计算能力可能很有吸引力，但如果生成的数据没有临床意义，它会显著限制产品在医疗保健领域的市场渗透。 从历史上看，直接面向消费者的技术很难在临床中找到相关性。23&Me和可穿戴设备属于这一类。虽然制药公司已经认识到这些应用的潜力并开始挖掘其中一些数据，但与临床的直接相关性仍然不明朗。 另一个例子是人工智能指导的临床决策支持，其中计算机根据患者病史、生物标志物和初始治疗反应提示治疗建议。这项技术仍在开发中，但目前在实用性方面非常有限。预计这些技术在获得医生信任和最终获得监管批准方面也可能面临重大障碍。虽然这些想法仍然“很酷”，但预计它们不会在未来多年、在没有临床医生监督的情况下集中用于为临床决策提供信息。 最终，临床可操作性的关键是能够回答“这些数据是否为患者护理提供信息？”这个问题。临床领域的市场成功取决于付款人的充分覆盖，如果该技术不能直接告知患者的治疗，报销通常是一个巨大的挑战，并且对广泛采用构成重大障碍。付款人开始将报销与功效联系起来，因此创新必须能够证明它们不仅有效，而且比竞争对手更好或更便宜。虽然成本肯定会在采用中发挥作用，但成本本身很少是唯一的障碍。它几乎总是归结为基于价值的计算，以计算您所获得的成本。 充满希望的未来 虽然将新技术成功推向市场的挑战很多，但机遇也很多。医疗保健创新的流动性意味着新兴技术总是有空间尝试在市场上取得成功。拥有一项有前途的技术只是成功的一半。技术开发早期阶段的商业考虑对于确保长期成功并最终融入现有医疗保健系统至关重要。识别目标细分市场和兼容的商业模式并了解创新的临床可操作性对于它在艰难的商业化道路上生存至关重要。 二、技术前沿制剂前研究策略:为候选药物分子定制优选开发路径 （博药） 导语 新药的发现是一个极其复杂的过程，发现一个新的候选药物分子本身就已经是一个巨大的成就，通常需要艰苦实验研究及先进的模拟技术才能实现。因此，下一阶段的毒性研究就变得关键，因为大多数候选药物分子会因潜在的毒性风险而被淘汰，即便它们可能具有一定的治疗作用。一旦确认该候选药物分子的安全性，接下来的目标就是通过合适的给药途径，确保该药物分子在体内的作用部位能够获得足够的供药量。一旦其生物利用度得到确认，就需要进一步验证其治疗效果。在进入临床疗效研究之前，药物分子必须进行临床前研究，其主要任务是评估候选药物的安全性、药效和药代动力学，确保其具备进入人体临床试验的条件。 总的来说，如果某个药物分子具有令人满意的理化性质、安全性，药代动力学和药效学特性，那么该药物分子就可被称为活性药物成分。然而，它还不能算作真正的药物。要想合理地使用活性药物成分，通常需要选择合适的药剂学制剂；活性药物成分的安全性，生物利用度、稳定性和药代动力学等都取决于制剂。制剂前研究通常与药物研发生命周期中的多个研发活动并行展开，并且采用多维度的方法，所以药理学、毒理学、生物化学、化学（包括固态化学、药物化学和分析化学）、临床药学以及药剂学等领域的研发彼此交织进行。下图展示了在药物研发生命周期不同阶段中通常分步骤进行的各项研发活动。 药物产品研发生命周期 介绍 当发现一个新的候选药物分子后，需要进行制剂前研究。该研究主要目的是为药物制剂设计和工艺开发提供基础数据。通过全面了解药物的理化性质、稳定性、生物药剂学特性等，可以优化制剂处方设计，提高药物的稳定性、溶解度和生物利用度，避免制剂开发失败，并针对溶解度或吸收受限的药物，采取增溶、纳米化或缓控释技术，提升药物疗效。 制剂前研究基本步骤 1.合适的测定方法开发 开发合适的光谱或色谱等方法，测定药物分子的浓度和纯度。 2.固态形态筛选与选择 研究药物分子的固体形态，包括无定形，无水物、水合物、溶剂合物、盐以及/或共晶；可结合计算模拟手段。 3.溶解度研究 研究药物相应固态形态的pH依赖的溶解度及溶出速率，同时评估粒径变化可能带来的影响。 4.物理稳定性 研究药物相应固态形态的纯度、结晶度、熔点、多晶型转变和/或吸湿性等方面的稳定性。 5.化学稳定性 研究药物相应固态形态在溶液和固体状态下的化学稳定性。 6.光稳定性 评价药物相应固态形态在溶液和固体状态下的的光稳定性。 7.pKa测定 测定药物分子的酸解离常数（pKa）。 8.药物脂溶性测定 测定药物分子的亲脂性（如油-水分配系数，用logP表示）。 9.粒子形貌与研磨能力评估 研究药物分子形貌，颗粒大小，并确定其研磨特性。 10.粉体流动性表征 研究药物分子的粉体流动性，如表观密度、粉体流动性、休止角等。 用于测定药物浓度和纯度的分析方法开发 在制剂前研究中，首先且极为重要的一步是开发特异且定量分析药物在制剂开发和相关研究中的分析方法。此时的方法或许还不需要正式验证。目前最常用的含量测定方法包括色谱法和光谱法，以及一些热分析方法。色谱法常见形式包括但不限于：高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）等。类似地，光谱法可采用拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振（NMR）等多种技术。对制剂而言，开发的分析方法应确保不会受到辅料干扰而导致结果失真。 对于任何分析方法来说，其特异性、灵敏度以及稳健性尤为重要。要研究诸如溶解度、溶出速率、理化稳定性、分配系数、亲脂性等分子特性以及其他类似研究，就需要一套稳健且可靠的分析方法。 固体形态的筛选与选择 尽管发现一个新活性分子本身就是了不起的成就，但通常仍需要在分子层面进行优化改性，才能最终成功开发成一款药物。这些对候选药物分子的改性可以改善分子的理化特性，包括与生物利用度、稳定性以及可生产性紧密相关的性质，这种改性可以通过制备不同固体形态，比如无水物、水合物、溶剂合物、盐、共晶、无定形或它们的组合等方式来实现。多晶型指的是化学上完全相同的分子，却具有两种或多种不同的晶体结构。通常，在特定温度下只有一种晶型在热力学上最稳定。不同多晶型具有不同的理化特性，如溶解度，吸湿性和稳定性。因此，选择恰当的固态形态至关重要，而提高溶解度和生物利用度并不是唯一的考虑因素。盐的制备通常也是改善药物分子的理化性质（如溶解度、溶出速率、吸湿性、稳定性与力学性质）时的首选方法。同理，共晶的制备也能够改善药物的可压性、吸湿性以及溶解度等特性。一般来说，只有当无水晶型的理化性质未能达到预期时，才会考虑采用水合物或溶剂化物。如果无水晶型由于环境因素（如湿法制粒）或体内溶液环境容易转化为水合物，那么就可能在开发中优先选择水合物作为首选的固态形态。依托博腾在药物固态化学方面的专长，可在较短时间内为客户迅速找到适合开发的固态形态。 同时，博腾拥有多种先进的表征工具，可支持系统的多晶型研究和制剂前研究，包括：X射线粉末衍射（XRPD）、差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）、动态水汽吸附法（DVS）、偏光显微镜（PLM）、粒径分布测定（PSD）、核磁共振（NMR）、拉曼光谱（Raman）、红外光谱（FT-IR）等。通过这些技术可实现对药物固体形态的全面筛选与分析。 溶解度与溶出速率研究 为了使药物在体内具有足够的生物利用度，它必须能够在生理体液中溶解。由于不同生理液（如胃肠道、血液、胆汁等）的pH值各不相同，因此在预期的生理pH条件下研究药物的溶解度就显得至关重要。这可以通过使用标准水性缓冲液或生物相关介质来实现。在恒温环境（如37°C）下相关介质进行药物混悬实验，即可测得该药物在不同时间点的热力学溶解度。这些数据能帮助我们预估药物在体内可能具有的溶解度，比如药物通过胃肠道时的溶解度。 在不同pH条件下的溶解度差异也有助于确定注射剂、鼻用或眼用滴剂以及口服溶液等制剂的配方设计。了解水基介质中溶解度的可能变化，还能为片剂制备、肠溶包衣或薄膜包衣等工艺提供额外信息。对于一些内在溶解度低的新药物，可以通过在水基介质中加入可溶性助剂（如聚山梨酸酯或聚乙二醇）来提高其生物利用度。同理，在制剂前研究中，为了改善溶解度较低的药物，考察甲基纤维素或环糊精等增溶剂的效果也十分重要。 研究药物本身的溶解速率也很重要，即测定药物在特定介质中溶解的速度。溶解速率和比表面积密切相关，如果溶解速率本身很慢，则可将活性药物成分制成缓释制剂。溶解速率还受到多种因素的影响，包括粒径分布、颗粒孔隙度、粉末表面性质及润湿性、介质极性和流变特性、以及溶解过程中的搅拌方式等。 设计溶出实验时，需要考虑多个变量： 通常使用药典桨法在恒温、指定pH条件下测试溶出。 如果需要区分不同制剂或不同批次之间的差异，可选择敏感度更高的判别介质。 溶出研究还要考虑可能出现的各种口服制剂问题，尤其在药物的溶解度随pH值显著变化时。 胃与小肠之间的pH差异较大且转变迅速，这对于溶解度高依赖pH的药物分子来说是关键因素。一般在空腹状态下，胃内pH范围约为1-2，而进食后则变为4-6；小肠在空腹状态下的pH范围大约是6-7.5，进食状态下则在7-8之间波动。这些pH值的波动会影响药物的吸收效率。 对于溶解速率大于1mg/min/cm^2的药物而言，通常发生溶出问题的风险较小，这些数据也可用于指导药物在后续制剂开发过程中的释放和稳定性研究。 固态稳定性 在获得期望的溶解度和溶解速率后，下一步就是确保所选择的固态形态在化学和物理上具有足够的稳定性。因为最终药品，一般会要求其在 1-5 年的货架期内保持稳定。在最初的稳定性研究中，通常会在 1-4 周的时间内将药物置于 4 ~ 75 °C 的温度范围，以及 20-90% 相对湿度的恒定环境下，观察其稳定性状况，这些环境条件的设计可以一定程度上预判长期储存的稳定性。 在货架期内，常见的稳定性判定标准是：在通常储存条件下，药物的含量降解不超过 5%，且外观及物理形态基本无明显变化。药物的吸湿性也是稳定性的重要指标，因为吸湿性较高的药物分子在含水量变化时，其晶型可能发生转变，甚至会生成水合物或中间态，导致理化性质和溶解度发生显著改变。最后，药物的水解也需要关注，水解有可能将一个具有活性的分子转变成无活性的化合物，因此评估候选药物分子的吸湿性对其长期稳定性十分关键。 化学稳定性和光稳定性 所有新的药物都需要满足加速和长期ICH化学稳定性的要求。如果在后续研发中选择了不同的固态形态（如盐、共晶、无水物、水合物或溶剂合物），则需要分别对其进行化学稳定性研究，同时与自由态分子作为对照进行比较。在1~11的不同pH条件下，于室温或37°C进行溶液稳定性测试。如果增溶剂的存在会导致化学降解，也需进一步评价。 除了耐酸碱性，还需要评估对紫外光和可见光的敏感性，以及对氧化暴露的稳定性。短期加速条件下的测试结果，可帮助预测药物在常规储存条件下的降解速率。对于易在低pH环境下降解的药物，可以通过肠溶包衣等改进给药方式，使其在胃中得到保护，而在小肠中释放。 在制剂前研究期间的总体化学稳定性测试目的是： 预测可能在将来药品生命周期中出现的各种化学不稳定因素。在下一阶段以更长期限（1~5年）的稳定性研究中获得更为确定且严格的数据，以满足法规要求。 pKa测定 药物在水中的溶解度几乎都与其电离程度相关。电离程度可以通过Henderson-Hasselbalch方程计算： 对弱酸性化合物（HA）而言，pKₐ=pH+log([HA]/[A⁻] 对弱碱性化合物（HB）而言，pKₐ=pH+log([BH⁺]/[B]) 借助内在溶解度数据，可以推算出药物的pKₐ。其他技术如电导测定、电位滴定或各种光谱技术也可以用来测定pKₐ。pKₐ能够作为药物在胃肠道中是否电离的指示，从而影响其吸收特性和生物利用度。此外，如果候选药物分子是盐或共晶形式，则其中阴离子或阳离子的种类和浓度，也可能显著影响药物的溶解度。在制剂前研究中，pKₐ测定对于后续开发具有重要参考价值。 油水分配系数 在生理pH范围内，药物如果易溶于水，并不代表它在体内即可高效分布并穿透细胞膜。细胞膜含有很多疏水性区域，药物可能需要穿过多个脂质屏障和组织。因此，选择恰当的脂相来测定分配系数对于评估药物的疏水/亲水平衡来说至关重要。几十年来，正辛醇（n-octanol）被认为是制剂前研究中测定分配系数的理想脂相，原因在于它与体内多种短链脂肪类似，具有相似的疏水特性。 药物在水相和脂相之间的分配平衡可用下图表示。 常用的方法包括：振荡瓶法以及偶尔用到的慢速搅拌法。在该实验中，已知量的药物溶解于水相，加入等体积的正辛醇，充分混合至平衡后，分别测定水相和脂相中的药物浓度，计算药物在脂相中的分配比例。分配系数的测定可在制剂前期用作评估药物在体内的亲脂性指标，并可帮助优化候选药物分子。 优化颗粒形态并确定粉碎能力 在临床前阶段，目标是快速找到一种既能满足良好实验规范要求、又可用于动物的制剂。因为药品在此阶段常常在制备后立刻给药，其稳定性要求可能暂时不如后期严格。早期及首个人体试验时的制剂形式可以是溶液、注射液、混悬剂、粉末（瓶中粉末）、胶囊或配方好的制剂等。对动物和FIH研究来说，小而均匀的颗粒更容易混合，避免与辅料均匀性不足的问题。博腾依据自己的专长和经验，可以快速开发临床前制剂，为早期药代动力学和毒理学研究提供支持。 许多新药物都表现为吸湿性的晶体，熔点相对较低，使其在机械磨削或环境应力下更易发生物理或化学性质的改变。有些形态比较难处理，如无定形或含有憎水性聚合物、微米化/纳米化固体等，它们易带静电，形态黏性较大。这些固体在制剂的不同阶段常常需要额外的处理工作。因为在最终的用药方式中，片剂或胶囊仍是最可接受的剂型。 结论 新发现的药物分子只有在被证明安全且有效的前提下，才能有机会成为一个成功的药物产品。系统的、分步骤的制剂前研究对于潜在药物能否在后续临床取得成功至关重要。 早期通过盐型和多晶型筛选，并结合科学而可靠的数据来做出慎重的固态形态选择是非常重要的一项工作。对药物物质的理化性质进行深入解析，可在时间与成本均可控的情况下，为后续选择恰当的给药技术及制剂形式提供重要依据。制剂前研究的深度越大，从临床前过渡到临床阶段的速度越快。不同制剂形式的选择还需要综合考量时间和资源等因素。 简而言之，博腾能为候选药物分子的开发提供优选策略，同时兼顾客户需求与成本控制。博腾可以成为推动药物研发从概念到现实的重要伙伴，让新的治疗方式尽快成为可能。 三、NRDD综述 | 认识你的分子:药理学视角下的候选药物评估策略 （Matrix Biosyn世纪） 综述的主要目的和意义 这篇综述的主要目的是系统回顾和展望G蛋白耦合受体(GPCR)药物发现领域的研究历程、现状和未来趋势。作者重点梳理了以下几个方面: GPCR药物筛选和优化过程中,如何更全面地评估候选化合物的药理学特性,提高临床试验成功率,降低候选药物在开发后期的淘汰风险。 GPCR信号转导的复杂性,如偏向性信号转导和变构调节作用的研究进展,以及这些新机制对药物发现的指导意义。 结构生物学技术,特别是冷冻电镜技术的进步,为GPCR药物设计带来的新机遇。 Despite advances in chemical, computational and biological sciences, the rate of attrition of drug candidates in clinical development is still high. A key point in the small-molecule discovery process that could provide opportunities to help address this challenge is the pharmacological characterization of hit and lead compounds, culminating in the selection of a drug candidate. 综述指出,尽管相关技术取得了进步,候选药物在临床开发中的淘汰率仍然很高。因此,在当前阶段有必要重新审视GPCR药物的研发流程,对先导化合物的药理学特性做更全面深入的表征,这对于提高候选药物质量、降低临床试验风险至关重要。同时,GPCR药理学研究的新进展,也为药物发现提供了新思路和新方法,亟需对这些机遇做出前瞻性分析。 对GPCR药物发现研究历程的梳理 综述对GPCR药物发现的发展历程做了系统梳理,大致可分为三个主要阶段: 经典的药物筛选范式。早期针对GPCR的药物发现,主要集中在寻找直接模拟内源性配体作用的激动剂,或阻断内源性配体与受体结合的拮抗剂。这一阶段的代表性成果包括,1964年发现了第一个β受体阻滞剂心得安(propranolol)。 对GPCR复杂信号转导的认识不断深入。研究发现GPCR可以募集多种细胞内效应分子,如G蛋白、GPCR激酶(GRK)和β-arrestin,介导多条下游信号通路,且不同配体可以选择性稳定受体构象,产生"偏向性信号转导"。这些发现极大拓展了GPCR药物的可能类型,并最终催生出首个有意设计获得的偏向性配体——TRV027。 结构生物学的进步为GPCR药物设计赋能。晶体学和冷冻电镜技术的发展,使得研究人员可以解析GPCR与配体、效应分子复合物的三维结构,并发现GPCR上普遍存在变构调节位点。基于结构的药物设计因此成为GPCR药物发现的重要策略。这一阶段的标志性进展包括,利用晶体学发现了腺苷A2A受体的变构拮抗剂AZD4635等。 GPCR药物发现研究的关键进展及启示一、GPCR信号转导机制的复杂性及新药理学概念的提出 GPCR是目前最大的药物作用靶点家族,但临床候选药物的成功率仍然偏低。综述指出,深入理解GPCR信号转导的复杂性,建立更精细的药理学评估体系,对于提高新药研发效率至关重要。 With improvements in technology, functional assays that monitor cell response have enabled new types of molecules to be detected and characterized, such as biased agonists, which selectively stabilize distinct GPCR conformational states to preferentially activate particular intracellular signalling pathways at the expense of others, and allosteric modulators that affect the interaction of the GPCR with intracellular transducers by binding at sites on the receptor other than the orthosteric site. 研究发现,GPCR可以募集多种细胞内效应分子如G蛋白、GRK和β-arrestin等,引发多条下游级联反应。更重要的是,不同配体与受体结合后,可诱导形成特异的构象,从而选择性激活特定信号通路,即"偏向性激动"(biased agonism)效应(图1)。此外,变构调节剂可以与内源性配体协同结合于GPCR的变构位点,从而修饰受体构象进而调控信号转导。 图1. GPCR的变构调节机制(a)与偏向性信号转导(b)示意图。 这些发现极大拓展了对GPCR配体药效学的认知,提出了"多维药效"(pluridimensional efficacy)的概念,即评估GPCR配体的药理学特性时,不应局限于经典的"药效强度",而要考虑其在不同信号通路中的效应谱和偏向性,这对于设计高选择性、低副作用的药物具有重要指导意义。二、基于新概念指导的药物发现实践及范式转变 综述用多个实例说明,对GPCR偏向性信号转导的深入认识,如何指导创新药物的设计和优化。这体现了从"经验型"到"机制型"药物发现范式的转变。 The first consciously designed biased molecule is TRV027, developed for congestive heart failure. The lack of angiotensin-mediated vasoconstriction (via Gαqprotein), with efficacy for angiotensin receptor-mediated β-arrestin activation, was designed to improve conventional angiotensin-blockade therapy. 如TRV027即是首个基于对AT1受体偏向性激动机制理解而设计的药物,通过选择性阻断Gq蛋白介导的血管收缩,同时保留β-arrestin介导的心肌保护效应,可能改善经典的血管紧张素受体拮抗治疗模式。类似地,一些β-arrestin偏向的阿片类镇痛药如TRV130,有望克服吗啡样药物的呼吸抑制等副作用。 综述还提出,基于对疾病发病机制和受体信号转导通路的整合认识,有望发现和发明出全新类型的GPCR药物。 A more positive view is that the application of these new pharmacological concepts could inform and transform future drug discovery. ... Research conducted over the past few years has unveiled new behaviours for GPCRs and ligands for GPCRs, and these are currently being utilized for therapeutic application. 如针对GLP-1受体的变构调节剂,可在维持内源性激动剂时空特异性信号模式的基础上增效,有望成为更安全有效的2型糖尿病治疗手段。"非经典"GPCR如解耦联蛋白受体,则可能通过选择性募集β-arrestin发挥疾病治疗功能。因此,合理利用和引导GPCR的多维药理学特性,无疑是今后GPCR药物发现的重要方向。三、先导化合物优化中药效动力学评估策略的重要性 综述指出,除了对候选化合物药效学特征进行多维评估,在先导化合物优化阶段系统分析其药效动力学参数(如结合速率、解离速率等),对于提高临床成功率同样重要。 Although the optimization process is aimed at determining what a candidate molecule 'will do' in vivo in the therapeutic setting, in fact, it determines what a candidate molecule 'can do' in terms of signalling and other cellular effects. However, knowing these constraints is still valuable in that it prepares researchers for linking properties of the candidate molecule and cellular effects in vitro to effects observed in vivo, as discussed later. 综述用药物作用的"药效动力学解离"(pharmacokinetic–pharmacodynamic dissociation)现象阐明,配体-受体作用的动力学特征是影响体内药效和选择性的关键因素(图3)。与靶点结合速率快(fast kon)而解离速率慢(slow koff)的配体,可表现出长效且组织特异的药理学特征。新的实时检测技术如TR-FRET等,为这些参数的获得提供了有力工具。因此,在先导化合物优化时,应将动力学参数纳入"构效关系"(SAR)研究范畴,从而优化候选药物的体内暴露和靶点占有时间。 图3. 药物药效动力学解离(pharmacokinetic–pharmacodynamic dissociation)示意图。四、结构生物学技术进步引领GPCR药物设计新时代 由于缺乏高分辨率的GPCR-配体复合物结构,理性指导GPCR药物设计一度面临瓶颈。综述重点强调,近年来冷冻电镜技术的兴起,为这一领域带来革命性变革。 The application of GPCR structural data to drug discovery has recently undergone a revolution with the introduction of cryo-electron microscopy (cryo-EM) techniques. This approach has advantages over conventional X-ray-based crystallography in that it does not require crystals, it is suitable for proteins and their complexes of large molecular weight, it can capture multiple different conformational states, and it can maintain the native activity and functional state of samples, including post-translational modifications. 相比传统晶体学,冷冻电镜无需制备蛋白晶体,可捕获受体多种构象状态,更适用于分析GPCR与细胞内大分子效应器的复合物结构。目前已解析了30多个GPCR变构调节剂结合的结构,这为发现新的变构位点、理性设计针对特定构象的配体提供了前所未有的结构基础(图2)。计算方法如分子动力学模拟、机器学习等,与冷冻电镜技术的结合,更是有望实现对GPCR-配体相互作用及构象动力学的精准预测,大幅提升药物设计的成功率和效率。可以预见,结构生物学必将持续引领GPCR药物发现的发展。 图2. (a)不同筛选策略得到的hits差异示意; (b) 功能评估时检测指标的选择对偏向性分析的影响。五、多组学技术助力GPCR药物研发决策和转化 综述提出,多组学技术如转录组测序在评估先导化合物的作用机制和确定临床适应症等方面有广阔应用前景。 The high sensitivity and breadth of detection of single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) can serve this function by yielding transcriptome comparisons before and after drug exposure. ... In general, data support the notion that cellular assays that mimic the genetic complexity of patients and express the target in its physiological environment are best suited for successful discovery progression; that is, patient-derived cellular models have a greater translational potential. 单细胞RNA测序可以全面、灵敏地检测药物暴露前后的转录组变化,揭示其作用于受体后调控的关键下游基因,进而推断药效通路。整合不同疾病状态下的差异基因表达谱,则可发现药物的最佳适应人群。此外,多组学数据与临床前模型的结合分析,有助于验证病理相关生物标志物,建立可靠的药物疗效预测模型。这些进展意味着,以组学为基础的系统生物学研究策略,将成为未来GPCR新药研发的重要决策工具。 这篇综述系统总结了GPCR药物发现领域的关键研究进展和最新技术方法,揭示了GPCR信号转导调控的复杂性和多样性,阐明了如何利用这些认识来指导创新药物的设计和优化。尤其值得关注的是,GPCR偏向性信号转导和变构调节的研究,拓展了经典的药物作用理论,为发现和发明新型、高选择性配体提供了机遇。同时,先导化合物的系统药理学表征和优化策略,以及结构生物学、多组学等技术在药物发现中的应用,标志着GPCR药物研发正经历从"经验型"向"机制型"的范式转变。这些新进展、新策略必将引领GPCR药物发现研究的未来,并最终惠及广大患者。 对GPCR药物发现未来趋势的预测 综述对GPCR药物发现的未来趋势做出了以下几点预测和展望: 对候选药物药理学特征进行"个性化"表征将成为常态。药效学研究将更多关注配体诱导的受体构象变化及其介导的细胞内信号通路,从而实现对药效、毒性和适应症的精准预测。先导化合物的优化目标也将从提高药效强度,转变为对"药效质量"的追求。 基于对GPCR信号转导机制的深入理解,可以发现和发明新的药物类型。如针对GPCR-偶联蛋白相互作用的变构调节剂,可最大程度维持内源性信号的时空模式,有望成为更安全有效的治疗选择。对特定信号通路如β-arrestin的选择性激动,则可能拓宽一些"禁忌"靶点如κ-阿片受体的应用。 结构生物学将持续为GPCR药物设计赋能。随着冷冻电镜分辨率的不断提高,解析的GPCR复合物结构将更多,结合机器学习等人工智能方法,将加速针对新的变构调节位点和偏向性配体的发现,同时为候选药物的构效优化提供更直接的结构指导。 多靶点配体和联合用药策略是GPCR药物发现的重要方向。一些复杂疾病如2型糖尿病的治疗,可能需要同时调控多个GPCR靶点(如GLP-1、GIP受体)。因此"个性化"的组合疗法将成为新的突破点,多肽类药物在这方面的优势将更加突出。此外,GPCR与其他靶点如激酶的协同机制研究,也将为创新药物研发提供新思路。 对读者的启发和建议 我认为这篇综述提供了很好的学科现状概览和前沿动向解读,有几个核心内容值得特别关注: GPCR信号转导的多样性和复杂性,以及由此延伸出的新药理学概念,如多维药效、偏向性激动等,将成为理解和指导今后GPCR药物发现实践的重要理论基础。 对先导化合物的系统表征和优化,特别是对其药效动力学特征的重视,对提高候选药物成功率至关重要。值得借鉴综述提到的一些研究范式和评估体系。 结构生物学技术的进步,使得对GPCR-配体相互作用的分子机制研究成为可能,并正在深刻影响着药物发现的模式。及时了解和学习这些新技术将是必修课。 对于复杂疾病,多靶点配体和联合用药可能是更有效的策略。如何基于对疾病机制和药理靶点的整合理解,合理设计这类药物将是一个有价值的研究方向。 总之,这篇综述为梳理GPCR药物发现领域的研究脉络提供了很好的思路,同时也展望了学科发展的诸多机遇和挑战。对于没有背景的读者来说,重点掌握文章提出的研究范式、策略和方法论,了解推动学科发展的关键科学问题,将有助于快速建立对该领域的系统认知,为进一步学习奠定基础。 [图片] Biosyn导师：Terry Kenakin https://www.med.unc.edu/pharm/directory/terry-kenakin-phd/ Terry P. Kenakin (全名Terrence P. Kenakin)是一位药理学教授，目前在北卡罗来纳大学教堂山分校医学院药理学系任职。 教育背景： 1971年获得加拿大阿尔伯塔大学化学学士学位 1975年获得加拿大阿尔伯塔大学药理学博士学位 1975-1978年在英国伦敦大学学院进行博士后研究 职业生涯： Kenakin教授在学术界和制药行业都有丰富的经验。他在葛兰素史克(GlaxoSmithKline)及其前身公司工作了30多年，担任过多个高级研究职位。2011年起，他加入北卡罗来纳大学教堂山分校医学院，担任药理学研究教授。 研究兴趣： 他的研究主要集中在使用药理学工具和概念来表征分子在生物系统中的活性，特别是在七跨膜受体(7TMRs)领域。他的工作包括： 领导多个药物发现项目，涉及心血管、哮喘、糖尿病、HIV和肥胖等领域 提出并研究了7TMRs的信号偏向现象 探索复杂变构蛋白效应的量化方法 成就和荣誉： Kenakin教授获得了多项prestigrous奖项，包括： 2020年ASPET Goodman and Gilman受体药理学奖 2014年Gaddum纪念奖 2017年被授予英国药理学会荣誉会员 2011年荷兰药理学会Ariens奖 2008年挪威药理学会Poulsson药理学奖章 此外，他还： 持有一项用于治疗心血管疾病的美国专利 担任《受体与信号转导杂志》的主编 是国际药理学联合会(IUPHAR)受体命名委员会的创始成员 Kenakin教授在药理学领域发表了大量著作，包括10本专著，为药物发现和开发领域做出了重要贡献。他的工作不仅在学术界有重要影响，也为制药行业的药物研发提供了重要的理论和方法支持。 end 本公众号声明： 1、如您转载本公众号原创内容必须注明出处。 2、本公众号转载的内容是出于传递更多信息之目的，若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者或发布单位与我们联系，我们将及时进行修改或删除处理。 3、本公众号文中部分图片来源于网络，版权归原作者所有，如果侵犯到您的权益，请联系我们删除。 4、本公众号发布的所有内容，并不意味着本公众号赞同其观点或证实其描述。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本公众号证实，对本文全部或者部分内容的真实性、完整性、及时性我们不作任何保证或承诺，请浏览者仅作参考，并请自行核实。

小分子药物发现筛选技术进展很快，包括细胞检测、计算筛选以及借助结构生物学的生物物理学方法。技术的进步提高了筛选命中率，并使得针对难成药靶点的候选药物筛选成为可能。然而，候选药物在临床试验中的失败率仍非常之高，疗效不足是主要原因之一。候选药物因疗效问题导致高失败率可能有四个原因：1）对治疗疾病所需的药理作用理解不足；2）为实现预期效果选择了不合适的靶点；3）所选候选药物无法有效调节靶点；4）未能充分表征候选药物的全部作用，且未在合适的目标群体中进行评估。前两个原因源于对疾病病理生理学缺乏全面了解，这仍将是新药发现的挑战，尤其是对于更复杂的疾病。这类疾病中，单一靶点无法被确定为疾病的关键成因，且患者间存在显著异质性。后两个原因则是与候选药物的表征有关，也是本文将讨论的主题。这其中，最受关注的靶点家族是G蛋白偶联受体（GPCRs）。因为近期技术进步（如利用冷冻电子显微镜确定GPCR复合物结构）以及对该家族信号传导细微差别的理解，揭示了调节GPCR以实现治疗获益的新方法。此外，变构调节和偏向信号传导的融入，彻底重振了GPCR研究。当然，部分观点可能适用于其他靶点家族，如激酶、核受体和离子通道。药物发现研究曾致力于寻找模拟内源性分子（如肽激素或神经递质）激活GPCRs的激动剂，或阻断这些内源性分子与其在GPCR上的结合位点（即正构位点）相互作用的拮抗剂。如今已知，GPCRs通过多种构象状态介导复杂信号以影响生理过程，这些构象状态可激活或阻断涉及多种细胞内转导分子（包括G蛋白、GPCR激酶和β-抑制蛋白）的特定信号通路。不能假设合成配体会产生与天然激素和神经递质相同的效果，也不能假设阻断其作用会完全消除这些信号。随着技术的进步，细胞功能学检测已能识别和表征新型分子，例如偏向激动剂（选择性稳定特定GPCR构象状态，优先激活特定细胞内信号通路而牺牲其他通路）和变构调节剂（通过结合受体上除正构位点外的位点，影响GPCR与细胞内转导分子的相互作用）。其结果之一是筛选命中率可能提高，因为对于变构配体，蛋白质的整个表面都可被视为潜在的有效结合位点。例如，GPR40上已发现三个分离的拮抗剂变构结合位点。此外，变构调节和偏向信号传导均为开发候选药物提供了机会，这些候选药物的特性可能解决现有药物针对已知靶点的局限性，或作用于此前未被开发的“禁忌”靶点。为更有效地利用这些机会，本文首先总结苗头化合物和先导化合物体外药理学表征的关键方面，重点举例说明过去和当前药物开发项目中，此类知识已发挥或可能发挥价值的案例。随后讨论转化为体内活性的挑战，以及更复杂的药理学分析在表征候选药物疗效、提高进入临床试验的候选药物成功率方面的潜力。体外药理学表征在初步筛选中确定具有合适特性、可进一步开发的苗头化合物后，下一步是将这些化合物优化为先导化合物，并最终转化为候选药物。需要优化的特性众多，其中一些与化合物对目标治疗靶点的作用相关，另一些则涉及对其他蛋白质的影响，而为了降低安全风险，这类影响需尽量避免。还有一些特性对化合物的ADME（吸收、分布、代谢和排泄）特征至关重要。本文的讨论重点是与化合物对目标靶点作用相关的特性优化。但在实际研究中，多种特性的优化往往同步进行，且为解决某类特性（如安全性）的问题，可能需要在另一类特性（如效价）上做出妥协。苗头化合物和先导化合物的优化依赖于药理学检测，而检测方法的性质对这一过程至关重要。综合性检测（即能捕捉受体与信号蛋白之间多种相互作用信息的检测）相比仅关注单一相互作用的检测（如放射性配体结合检测或仅测量对环磷酸腺苷等单一第二信使影响的检测），有潜力发现候选分子更多的效应。此外，改变检测所监测的细胞内功能级联反应的节点，也能提高检测的灵敏度（级联反应越下游，检测涵盖的范围越广，如下图所示）。针对GPCR靶点的化合物，其体外药理学苗头与先导化合物优化通常会研究四个特性：结合模式（正构或变构）、亲和力、效能以及相互作用动力学。化合物的结合模式主要分为正构和变构两种情况，二者最大的区别是前者会排除内源性配体的作用。亲和力反映了与组织中受体结合的强度——具体而言，药物对特定受体的亲和力以Kd⁻¹表示，其中Kd（平衡解离常数）是药物-受体复合物的解离速率（koff）除以结合速率（kon）。效能效能则指的是靶点结合后观察到的药理效应是什么。比如PD-L1配体与其受体PD-1结合后，可以抑制T细胞功能。而药物发现的主要目标便是获得具有治疗价值的候选分子。但候选药物的效能本质往往仅从已知靶点特性的有限视角推断。若靶点的信号传导能力具有多效性，实际上许多靶点确实如此，则介导的药理作用全部效应可能尚未被完全了解。一个分子的治疗价值可能源于其具备的一系列效能，而非单一活性。例如，理论上β受体阻滞对心力衰竭有益，但在16种测试的β受体阻滞剂中，仅有少数（其中卡维地洛效果最佳）显示出真正的治疗效能。这就引出一个问题：若不考虑药代动力学差异，为何并非所有16种分子都对心力衰竭有效？其中一个解释是β阻滞这一单一特性并非关键因素。卡维地洛的一系列效能（阻滞β2肾上腺素受体和α1肾上腺素受体、抗氧化作用、抗内皮素作用以及抗增殖特性）可能是关键，而非单一药物特性。这些数据表明，候选药物在体内传递的信号可能比之前认为的异质性高得多，因此尽可能识别候选分子的多种效能，对于解释复杂体内研究中可能出现的令人困惑的数据非常有用。然而，识别效能谱并理解其整体影响可能受限于测试时的可用技术。例如，1964年由詹姆斯・布莱克领导的帝国化学工业团队发现的β受体阻滞剂普萘洛尔，可能是有史以来临床测试最多的药物。但在普萘洛尔被发现为β受体阻滞剂41年后，人们才发现它是ERK激酶激活剂，原因仅是此时相关检测方法才出现。这强调了需要持续研究已知药物，以了解其临床效应是否部分源于此前未表征的活性。由此引申出一个结论：效能与用于测量它的检测方法密切相关。因此，在任何给定检测中未观察到效能，未必表明不存在效能，可能只是使用了不合适的检测方法。与全面识别所需治疗效能相关的是，早期识别导致副作用的不想要的效能。这类研究应与先导化合物优化研究并行开展，以避免陷入具有潜在缺陷的化学骨架。例如，若测试分子被证明对hERG钾通道有活性，则在通过药物化学手段从先导骨架中去除这一特性之前，继续进行先导化合物优化毫无意义。特定激动剂对不同信号通路的内在活性（即最大反应）正用于药物开发。例如，TRV130的选择性偏向性信号特征的一个重要部分是β抑制蛋白信号传导（相对于G蛋白信号传导）降低50%，这实质上减弱了该分子的β抑制蛋白反应。事实上，阿片受体的部分激动作用正被用于研究，以实现具有治疗价值的阿片类镇痛效果。这种方法也被用于新型GLP-1受体偏向激动剂（如替尔泊肽）的研究。GLP-1/GIP受体激动剂替尔泊肽在GIP受体上相对于β抑制蛋白2招募和环磷酸腺苷积累，偏向于ERK1/2磷酸化。研究表明，替尔泊肽减少β抑制蛋白招募，从而减少GLP-1受体脱敏和下调。目前，尚无足够数据确定这些激动剂的良好治疗特征是源于多受体激活还是偏向性信号传导，但这些分子确实体现了复杂的多种效能在临床中的影响。与靶点相互作用的动力学特性尽管体外实验中会保持药物浓度恒定以进行测量，但体内药物浓度从未恒定，因此药物在体内与靶点结合的持续时间，对候选药物的整体治疗效能和选择性而言可能是非常重要的特征。体外研究中，探索和优化候选药物与靶点相互作用动力学的常用模型是“药物-靶点驻留时间模型”。该模型的核心特征是：尽管体内药物-靶点复合物的寿命由结合速率（kon）和解离速率（koff）共同决定，但在同一化学系列中，受扩散速率等影响kon的因素限制，实际上koff往往是关键决定因素。这种情况下，药物-靶点驻留时间（定义为1/koff）可通过先导化合物优化阶段的体外实验简单测量，从而助力实现理想的体内药代动力学特征。事实上，有案例表明治疗效能更多依赖体内药物-靶点复合物的寿命而非效价。例如血管紧张素II亚型1受体拮抗剂，药物是否产生差异性或不可逆转的阻滞作用，与药物和受体的结合持续时间高度相关。尽管体内药物-靶点复合物的寿命通常与受体区域的药物浓度相关，但当koff极慢时，药效学与药代动力学可能出现背离。此时，靶点区域的药物存在与药物反应会相互分离，药物与受体结合产生的效应持续时间，会超过可观测到的药物清除时间。体内药代动力学-药效学分离的例子如下图所示。总体而言，与靶点共价结合的不可逆药物具有这一特性，与靶点强结合的药物也可能出现类似情况。例如，儿茶酚-O-甲基转移酶（COMT）抑制剂奥匹卡朋就表现出显著的药代动力学-药效学分离：其血浆终末半衰期仅1.0-1.4小时，但因驻留时间长，奥匹卡朋诱导的COMT抑制半衰期超过100小时。通过不可逆清除靶点，如利用蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）降解靶蛋白，也可实现同样的效果。不过，kon也并非不重要，kon也可能是影响体内药物-靶点复合物寿命的重要因素。在体内受限的受体结合区域，kon的差异可能极为重要。具体而言，由于kon是二级速率常数，若因扩散受限导致区域内配体浓度升高，配体浓度可增强kon的作用。这可能引发“受体再结合”现象，以koff速率从靶点解离的配体不会通过自由扩散离开区域，而是重新结合并占据受体。这会显著延长体内药物效应，使kon成为候选药物表征的重要参数。因此，测量kon和koff可共同表征候选分子的预期效应：当kon较慢时，koff起主导作用；而当kon较快时，kon可延长体内药物-靶点复合物的寿命（受局部药物浓度影响）。体内药物-靶点复合物的最长寿命，源于选择性区域相关的非竞争性行为（快kon+慢koff），而非简单的竞争性行为（快kon+快koff或慢kon+快koff）。此外，快kon比慢kon更易引发受体再结合。这类动力学特征的重要性在治疗精神分裂症的多巴胺D2受体拮抗剂中得到充分证明：kon（而非koff）与靶点相关的锥体外系副作用相关。体内活性研究当一个分子被确定为具有开发潜力的先导化合物后，证明该分子能在体内与靶点发生真实作用就变得至关重要。体内分子评估包括研究药物在靶点所在部位的存在情况、靶点结合与停留时间（可能与体外结合及停留时间不同）、有效性，以及更复杂的药理学分析，以更清晰地界定候选药物的疗效。靶点所在部位的药物存在情况这涉及研究药物吸收和分布的药代动力学特征（药物能否到达体内合适区域），并确认药物存在于靶点所在部位。在此阶段，必须明确四个问题：1）给药剂量中，有多少药物被吸收？2）被吸收的药物在体内分布于何处？3）药物在体内能停留多久（清除情况）？4）需多久给药一次才能达到血浆稳态浓度？目前已有可预测这些药代动力学参数的低成本体外ADME测定方法，应用这些方法可降低临床试验中出现意外情况的风险。但对于候选新药而言，理解药代动力学参数及其对药物在体内到达靶点过程的影响至关重要。体内靶点结合与停留时间药物需在体内与治疗靶点结合才能发挥作用。例如，若药物体内半衰期长是由于分布容积极大，这种长半衰期并无实际意义——药物可能被隔离在脂肪组织等部位，导致治疗部位不存在药物。在此阶段，生物标志物十分重要，至少能表明药物存在于体内且在组织中与靶点发生了结合。同样关键的是，药物与靶点的结合时间需与产生治疗效果所需时间相匹配。如前文所述，这需要药物具备良好的药代动力学特征，且药物-靶点复合物具有理想的解离速率（koff）和结合速率（kon）。有效性以疗效为重点的临床试验（通常为II期）与以有效性为重点的临床试验（通常为III期）存在差异。疗效试验旨在确定药物在人体中是否具有活性，为检测这种活性，需使基线尽可能统一，通常通过选择范围狭窄的患者群体来实现。相比之下，有效性试验在异质性更强的患者群体中开展，以确定药物的真实治疗效果——在这种情况下，信号可能会在较高的背景噪音中消失。这是一个更严格的标准，也是许多药物研发失败的节点。因此，开展有效性试验前需考虑的关键问题是：能否将靶点结合与药物产生的治疗性效应关联起来？这往往是将新分子与人体预期治疗效果联系起来的过程中最困难，但也最关键的步骤。mGlu5正性变构调节剂（PAM）激动剂VU0092273的研究，便是体现药物存在、靶点结合与潜在治疗效用关联性的实例。利用mGlu5受体显像剂¹⁸F-FPEB标记小脑受体进行正电子发射断层扫描（PET），随后观察到VU0092273对其产生置换作用，表明该分子能与大脑中被认为与抗精神病活性治疗效应相关的区域（纹状体和小脑）的受体发生相互作用。而其与潜在治疗效用的关联则体现在：VU0092273在体内靶点所在关键区域达到结合浓度时，也能产生与治疗活性相符的效应。在该研究中，其可逆转苯丙胺诱导的过度运动，这被视为抗精神病活性的替代指标。明确候选药物疗效的药理学分析在特定功能测定中观察到的药物效应，可视为该药物在特定系统组合中作用的“快照”。而药物在体内的效应则应被看作一部完整的“电影”：药物会在不同基础活性和敏感性条件下接触多个功能系统，这给体外效应向体内条件的有效转化带来了挑战。将药理学原理应用于先导化合物优化过程，有助于评估候选新药的潜在价值。药理学能够基于独立于系统的参数来表征化学物质改变生理功能的能力，因此可预测药物在多种组织中的体内治疗效应。基于此，亲和力、效能、α值（变构调节对亲和力的影响）、β值（变构调节对效能的影响）等系统独立参数，可用于药理学模型（如Black/Leff操作模型、功能性变构模型）中，以预测候选药物在不同组织中的活性。例如，毒蕈碱受体PAM激动剂BQCA在不同敏感性组织中表现出不同特征，但可通过一组统一的分子活性参数进行建模，进而预测其在所有组织中的效应。具体而言，在三种敏感性不同的细胞系中，BQCA的作用存在差异：在一种细胞系中产生直接激动作用并增强乙酰胆碱的效应；在另一种细胞系中仅产生增强效应；在第三种细胞系中则增加乙酰胆碱的最大反应。但通过功能性变构模型（通过改变激动剂效能τA来设定不同的测定敏感性），这些不同表现均可通过一组系统独立的变构参数拟合：α=12（对亲和力的影响）、β=2（对效能的影响）、KB=5μM（亲和力）、τB（调节剂的直接效能，以乙酰胆碱效能的百分比表示）=1.4%。此类结果使药物化学家能专注于这组独立参数，而无需担心药物性质在不同组织中的具体表现。将体外药物特征转化为体内特征时，另一有用原则是尽可能使用分子活性指标，而非复杂的系统行为指标。例如，激动剂效价是公认的激动剂活性指标，但效价是亲和力和效能两种分子特性的综合体现。具体而言，半数有效浓度（EC50，作为效价指标）是亲和力与效能的比值；在操作模型中，EC50=KA/(τA+1)，其中KA为激动剂-受体复合物的平衡解离常数（亲和力），τA为激动剂效能。对选定为候选药物的分子进行药理学特性研究，是药物研发过程中至关重要的一步，原因有二。其一，可深入了解疾病状态、治疗需求以及分子在临床环境中的复杂行为。其二，能帮助项目团队为首个候选分子的失败做好准备。具体而言，若候选分子失败，可推进后续分子以挽救研发工作；同时，了解失败分子的一系列效能特征，有助于规避陷阱，避免后续分子重蹈覆辙，出现与失败分子相同的特性。以下列举几个真实的化合物药理学特征分析案例，说明体外活性向体内活性转化过程中可能出现的解读偏差，以及如何规避这些偏差。案例1：组胺H2受体阻滞剂长期用于溃疡治疗后失效组胺H2受体阻滞剂在急性期可减少胃酸分泌并促进溃疡愈合，但研究发现部分H2阻滞剂在长期治疗后会丧失活性，这归因于H2受体在细胞表面的表达增加。这种失活现象在反向激动剂中出现，而在中性拮抗剂中未观察到。原因在于：尽管细胞持续合成受体，但反向激动剂会抑制细胞表面受体的活化（以及随后正常的受体内化）；而中性拮抗剂不会阻止受体的自发活化，也不会抑制受体内化。该案例表明，确定候选拮抗剂是否为反向激动剂具有重要价值。尽管并非所有反向激动剂都会产生耐受性，但了解这种可能性对分子的体内测试具有指导意义。案例2：CCR5内化剂抗HIV-1感染活性失效（真实案例）HIV-1通过与趋化因子受体CCR5相互作用感染细胞，因此CCR5内化是降低HIV-1感染的潜在机制。趋化因子可介导CCR5内化，但内化过程的结果存在差异。例如，趋化因子CCL5可快速介导受体内化，但受体随后会迅速循环回细胞表面，因此CCL5对HIV-1感染几乎无抑制作用；而另一种趋化因子AOP-RANTES可介导受体内化并将其导向细胞降解途径，从而阻止受体重新回到细胞表面。该案例表明，在生化测定中进一步表征内化受体的处置情况、阐明受体内化机制具有重要价值。案例3：偏向性血管紧张素受体调节剂治疗心力衰竭失败（真实案例）当药物具有多种精细调节的效能时，若临床试验未以正确结果为目标，就可能丧失其独特活性。TRV027（一种用于心力衰竭研究的偏向性血管紧张素II1型受体调节剂）的研发失败便是典型例子。在针对急性心力衰竭患者的IIb期随机、双盲、安慰剂对照剂量递增试验（BLAST-AHF）中，TRV027未显示出优越的疗效，这体现了偏向性从体外向体内转化的困难。尽管TRV027主要是血管紧张素受体拮抗剂（与已获批的心力衰竭药物氯沙坦类似），但其还具有额外效能（β-抑制蛋白激动作用），旨在数月内增强有益的心脏重构。然而，该试验设计为短期（48-96小时）输注TRV027，终点为评估30天后对症状和生存率的影响——这种设计无法检测到TRV027的独特活性。此外，患者群体的肾素-血管紧张素活性似乎未充分升高，这使得血管紧张素受体拮抗剂的任何益处都难以在这种阴性背景下显现。该案例说明，对特性略有差异的候选分子进行临床评估时，可能需要更高的敏锐度才能识别其独特价值。