如何從藥理學(xué)角度提升藥物研發(fā)成功率

小分子藥物發(fā)現(xiàn)篩選技術(shù)進(jìn)展很快，包括細(xì)胞檢測(cè)、計(jì)算篩選以及借助結(jié)構(gòu)生物學(xué)的生物物理學(xué)方法。技術(shù)的進(jìn)步提高了篩選命中率，并使得針對(duì)難成藥靶點(diǎn)的候選藥物篩選成為可能。然而，候選藥物在臨床試驗(yàn)中的失敗率仍非常之高，療效不足是主要原因之一。候選藥物因療效問(wèn)題導(dǎo)致高失敗率可能有四個(gè)原因：1）對(duì)治療疾病所需的藥理作用理解不足；2）為實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果選擇了不合適的靶點(diǎn)；3）所選候選藥物無(wú)法有效調(diào)節(jié)靶點(diǎn)；4）未能充分表征候選藥物的全部作用，且未在合適的目標(biāo)群體中進(jìn)行評(píng)估。

前兩個(gè)原因源于對(duì)疾病病理生理學(xué)缺乏全面了解，這仍將是新藥發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于更復(fù)雜的疾病。這類疾病中，單一靶點(diǎn)無(wú)法被確定為疾病的關(guān)鍵成因，且患者間存在顯著異質(zhì)性。后兩個(gè)原因則是與候選藥物的表征有關(guān)，也是本文將討論的主題。這其中，最受關(guān)注的靶點(diǎn)家族是G蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）。因?yàn)榻诩夹g(shù)進(jìn)步（如利用冷凍電子顯微鏡確定GPCR復(fù)合物結(jié)構(gòu)）以及對(duì)該家族信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)微差別的理解，揭示了調(diào)節(jié)GPCR以實(shí)現(xiàn)治療獲益的新方法。此外，變構(gòu)調(diào)節(jié)和偏向信號(hào)傳導(dǎo)的融入，徹底重振了GPCR研究。當(dāng)然，部分觀點(diǎn)可能適用于其他靶點(diǎn)家族，如激酶、核受體和離子通道。

藥物發(fā)現(xiàn)研究曾致力于尋找模擬內(nèi)源性分子（如肽激素或神經(jīng)遞質(zhì)）激活GPCRs的激動(dòng)劑，或阻斷這些內(nèi)源性分子與其在GPCR上的結(jié)合位點(diǎn)（即正構(gòu)位點(diǎn)）相互作用的拮抗劑。如今已知，GPCRs通過(guò)多種構(gòu)象狀態(tài)介導(dǎo)復(fù)雜信號(hào)以影響生理過(guò)程，這些構(gòu)象狀態(tài)可激活或阻斷涉及多種細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子（包括G蛋白、GPCR激酶和β-抑制蛋白）的特定信號(hào)通路。不能假設(shè)合成配體會(huì)產(chǎn)生與天然激素和神經(jīng)遞質(zhì)相同的效果，也不能假設(shè)阻斷其作用會(huì)完全消除這些信號(hào)。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，細(xì)胞功能學(xué)檢測(cè)已能識(shí)別和表征新型分子，例如偏向激動(dòng)劑（選擇性穩(wěn)定特定GPCR構(gòu)象狀態(tài)，優(yōu)先激活特定細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路而犧牲其他通路）和變構(gòu)調(diào)節(jié)劑（通過(guò)結(jié)合受體上除正構(gòu)位點(diǎn)外的位點(diǎn)，影響GPCR與細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的相互作用）。其結(jié)果之一是篩選命中率可能提高，因?yàn)閷?duì)于變構(gòu)配體，蛋白質(zhì)的整個(gè)表面都可被視為潛在的有效結(jié)合位點(diǎn)。例如，GPR40上已發(fā)現(xiàn)三個(gè)分離的拮抗劑變構(gòu)結(jié)合位點(diǎn)。此外，變構(gòu)調(diào)節(jié)和偏向信號(hào)傳導(dǎo)均為開(kāi)發(fā)候選藥物提供了機(jī)會(huì)，這些候選藥物的特性可能解決現(xiàn)有藥物針對(duì)已知靶點(diǎn)的局限性，或作用于此前未被開(kāi)發(fā)的“禁忌”靶點(diǎn)。

為更有效地利用這些機(jī)會(huì)，本文首先總結(jié)苗頭化合物和先導(dǎo)化合物體外藥理學(xué)表征的關(guān)鍵方面，重點(diǎn)舉例說(shuō)明過(guò)去和當(dāng)前藥物開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，此類知識(shí)已發(fā)揮或可能發(fā)揮價(jià)值的案例。隨后討論轉(zhuǎn)化為體內(nèi)活性的挑戰(zhàn)，以及更復(fù)雜的藥理學(xué)分析在表征候選藥物療效、提高進(jìn)入臨床試驗(yàn)的候選藥物成功率方面的潛力。

體外藥理學(xué)表征

在初步篩選中確定具有合適特性、可進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的苗頭化合物后，下一步是將這些化合物優(yōu)化為先導(dǎo)化合物，并最終轉(zhuǎn)化為候選藥物。需要優(yōu)化的特性眾多，其中一些與化合物對(duì)目標(biāo)治療靶點(diǎn)的作用相關(guān)，另一些則涉及對(duì)其他蛋白質(zhì)的影響，而為了降低安全風(fēng)險(xiǎn)，這類影響需盡量避免。還有一些特性對(duì)化合物的ADME（吸收、分布、代謝和排泄）特征至關(guān)重要。

本文的討論重點(diǎn)是與化合物對(duì)目標(biāo)靶點(diǎn)作用相關(guān)的特性優(yōu)化。但在實(shí)際研究中，多種特性的優(yōu)化往往同步進(jìn)行，且為解決某類特性（如安全性）的問(wèn)題，可能需要在另一類特性（如效價(jià)）上做出妥協(xié)。

苗頭化合物和先導(dǎo)化合物的優(yōu)化依賴于藥理學(xué)檢測(cè)，而檢測(cè)方法的性質(zhì)對(duì)這一過(guò)程至關(guān)重要。綜合性檢測(cè)（即能捕捉受體與信號(hào)蛋白之間多種相互作用信息的檢測(cè)）相比僅關(guān)注單一相互作用的檢測(cè)（如放射性配體結(jié)合檢測(cè)或僅測(cè)量對(duì)環(huán)磷酸腺苷等單一第二信使影響的檢測(cè)），有潛力發(fā)現(xiàn)候選分子更多的效應(yīng)。此外，改變檢測(cè)所監(jiān)測(cè)的細(xì)胞內(nèi)功能級(jí)聯(lián)反應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，也能提高檢測(cè)的靈敏度（級(jí)聯(lián)反應(yīng)越下游，檢測(cè)涵蓋的范圍越廣，如下圖所示）。

針對(duì)GPCR靶點(diǎn)的化合物，其體外藥理學(xué)苗頭與先導(dǎo)化合物優(yōu)化通常會(huì)研究四個(gè)特性：結(jié)合模式（正構(gòu)或變構(gòu)）、親和力、效能以及相互作用動(dòng)力學(xué)。化合物的結(jié)合模式主要分為正構(gòu)和變構(gòu)兩種情況，二者最大的區(qū)別是前者會(huì)排除內(nèi)源性配體的作用。親和力反映了與組織中受體結(jié)合的強(qiáng)度——具體而言，藥物對(duì)特定受體的親和力以Kd?1表示，其中Kd（平衡解離常數(shù)）是藥物-受體復(fù)合物的解離速率（koff）除以結(jié)合速率（kon）。

效能

效能則指的是靶點(diǎn)結(jié)合后觀察到的藥理效應(yīng)是什么。比如PD-L1配體與其受體PD-1結(jié)合后，可以抑制T細(xì)胞功能。而藥物發(fā)現(xiàn)的主要目標(biāo)便是獲得具有治療價(jià)值的候選分子。但候選藥物的效能本質(zhì)往往僅從已知靶點(diǎn)特性的有限視角推斷。若靶點(diǎn)的信號(hào)傳導(dǎo)能力具有多效性，實(shí)際上許多靶點(diǎn)確實(shí)如此，則介導(dǎo)的藥理作用全部效應(yīng)可能尚未被完全了解。

一個(gè)分子的治療價(jià)值可能源于其具備的一系列效能，而非單一活性。例如，理論上β受體阻滯對(duì)心力衰竭有益，但在16種測(cè)試的β受體阻滯劑中，僅有少數(shù)（其中卡維地洛效果最佳）顯示出真正的治療效能。這就引出一個(gè)問(wèn)題：若不考慮藥代動(dòng)力學(xué)差異，為何并非所有16種分子都對(duì)心力衰竭有效？其中一個(gè)解釋是β阻滯這一單一特性并非關(guān)鍵因素。卡維地洛的一系列效能（阻滯β2腎上腺素受體和α1腎上腺素受體、抗氧化作用、抗內(nèi)皮素作用以及抗增殖特性）可能是關(guān)鍵，而非單一藥物特性。這些數(shù)據(jù)表明，候選藥物在體內(nèi)傳遞的信號(hào)可能比之前認(rèn)為的異質(zhì)性高得多，因此盡可能識(shí)別候選分子的多種效能，對(duì)于解釋復(fù)雜體內(nèi)研究中可能出現(xiàn)的令人困惑的數(shù)據(jù)非常有用。

然而，識(shí)別效能譜并理解其整體影響可能受限于測(cè)試時(shí)的可用技術(shù)。例如，1964年由詹姆斯?布萊克領(lǐng)導(dǎo)的帝國(guó)化學(xué)工業(yè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的β受體阻滯劑普萘洛爾，可能是有史以來(lái)臨床測(cè)試最多的藥物。但在普萘洛爾被發(fā)現(xiàn)為β受體阻滯劑41年后，人們才發(fā)現(xiàn)它是ERK激酶激活劑，原因僅是此時(shí)相關(guān)檢測(cè)方法才出現(xiàn)。這強(qiáng)調(diào)了需要持續(xù)研究已知藥物，以了解其臨床效應(yīng)是否部分源于此前未表征的活性。由此引申出一個(gè)結(jié)論：效能與用于測(cè)量它的檢測(cè)方法密切相關(guān)。因此，在任何給定檢測(cè)中未觀察到效能，未必表明不存在效能，可能只是使用了不合適的檢測(cè)方法。

與全面識(shí)別所需治療效能相關(guān)的是，早期識(shí)別導(dǎo)致副作用的不想要的效能。這類研究應(yīng)與先導(dǎo)化合物優(yōu)化研究并行開(kāi)展，以避免陷入具有潛在缺陷的化學(xué)骨架。例如，若測(cè)試分子被證明對(duì)hERG鉀通道有活性，則在通過(guò)藥物化學(xué)手段從先導(dǎo)骨架中去除這一特性之前，繼續(xù)進(jìn)行先導(dǎo)化合物優(yōu)化毫無(wú)意義。

特定激動(dòng)劑對(duì)不同信號(hào)通路的內(nèi)在活性（即最大反應(yīng)）正用于藥物開(kāi)發(fā)。例如，TRV130的選擇性偏向性信號(hào)特征的一個(gè)重要部分是β抑制蛋白信號(hào)傳導(dǎo)（相對(duì)于G蛋白信號(hào)傳導(dǎo)）降低50%，這實(shí)質(zhì)上減弱了該分子的β抑制蛋白反應(yīng)。事實(shí)上，阿片受體的部分激動(dòng)作用正被用于研究，以實(shí)現(xiàn)具有治療價(jià)值的阿片類鎮(zhèn)痛效果。這種方法也被用于新型GLP-1受體偏向激動(dòng)劑（如替爾泊肽）的研究。GLP-1/GIP受體激動(dòng)劑替爾泊肽在GIP受體上相對(duì)于β抑制蛋白2招募和環(huán)磷酸腺苷積累，偏向于ERK1/2磷酸化。研究表明，替爾泊肽減少β抑制蛋白招募，從而減少GLP-1受體脫敏和下調(diào)。目前，尚無(wú)足夠數(shù)據(jù)確定這些激動(dòng)劑的良好治療特征是源于多受體激活還是偏向性信號(hào)傳導(dǎo)，但這些分子確實(shí)體現(xiàn)了復(fù)雜的多種效能在臨床中的影響。

與靶點(diǎn)相互作用的動(dòng)力學(xué)特性

盡管體外實(shí)驗(yàn)中會(huì)保持藥物濃度恒定以進(jìn)行測(cè)量，但體內(nèi)藥物濃度從未恒定，因此藥物在體內(nèi)與靶點(diǎn)結(jié)合的持續(xù)時(shí)間，對(duì)候選藥物的整體治療效能和選擇性而言可能是非常重要的特征。

體外研究中，探索和優(yōu)化候選藥物與靶點(diǎn)相互作用動(dòng)力學(xué)的常用模型是“藥物-靶點(diǎn)駐留時(shí)間模型”。該模型的核心特征是：盡管體內(nèi)藥物-靶點(diǎn)復(fù)合物的壽命由結(jié)合速率（kon）和解離速率（koff）共同決定，但在同一化學(xué)系列中，受擴(kuò)散速率等影響kon的因素限制，實(shí)際上koff往往是關(guān)鍵決定因素。這種情況下，藥物-靶點(diǎn)駐留時(shí)間（定義為1/koff）可通過(guò)先導(dǎo)化合物優(yōu)化階段的體外實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單測(cè)量，從而助力實(shí)現(xiàn)理想的體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)特征。

事實(shí)上，有案例表明治療效能更多依賴體內(nèi)藥物-靶點(diǎn)復(fù)合物的壽命而非效價(jià)。例如血管緊張素II亞型1受體拮抗劑，藥物是否產(chǎn)生差異性或不可逆轉(zhuǎn)的阻滯作用，與藥物和受體的結(jié)合持續(xù)時(shí)間高度相關(guān)。

盡管體內(nèi)藥物-靶點(diǎn)復(fù)合物的壽命通常與受體區(qū)域的藥物濃度相關(guān)，但當(dāng)koff極慢時(shí)，藥效學(xué)與藥代動(dòng)力學(xué)可能出現(xiàn)背離。此時(shí)，靶點(diǎn)區(qū)域的藥物存在與藥物反應(yīng)會(huì)相互分離，藥物與受體結(jié)合產(chǎn)生的效應(yīng)持續(xù)時(shí)間，會(huì)超過(guò)可觀測(cè)到的藥物清除時(shí)間。

體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)-藥效學(xué)分離的例子如下圖所示。總體而言，與靶點(diǎn)共價(jià)結(jié)合的不可逆藥物具有這一特性，與靶點(diǎn)強(qiáng)結(jié)合的藥物也可能出現(xiàn)類似情況。例如，兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（COMT）抑制劑奧匹卡朋就表現(xiàn)出顯著的藥代動(dòng)力學(xué)-藥效學(xué)分離：其血漿終末半衰期僅1.0-1.4小時(shí)，但因駐留時(shí)間長(zhǎng)，奧匹卡朋誘導(dǎo)的COMT抑制半衰期超過(guò)100小時(shí)。通過(guò)不可逆清除靶點(diǎn)，如利用蛋白水解靶向嵌合體（PROTACs）降解靶蛋白，也可實(shí)現(xiàn)同樣的效果。

不過(guò)，kon也并非不重要，kon也可能是影響體內(nèi)藥物-靶點(diǎn)復(fù)合物壽命的重要因素。在體內(nèi)受限的受體結(jié)合區(qū)域，kon的差異可能極為重要。具體而言，由于kon是二級(jí)速率常數(shù)，若因擴(kuò)散受限導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)配體濃度升高，配體濃度可增強(qiáng)kon的作用。這可能引發(fā)“受體再結(jié)合”現(xiàn)象，以koff速率從靶點(diǎn)解離的配體不會(huì)通過(guò)自由擴(kuò)散離開(kāi)區(qū)域，而是重新結(jié)合并占據(jù)受體。這會(huì)顯著延長(zhǎng)體內(nèi)藥物效應(yīng)，使kon成為候選藥物表征的重要參數(shù)。

因此，測(cè)量kon和koff可共同表征候選分子的預(yù)期效應(yīng)：當(dāng)kon較慢時(shí)，koff起主導(dǎo)作用；而當(dāng)kon較快時(shí)，kon可延長(zhǎng)體內(nèi)藥物-靶點(diǎn)復(fù)合物的壽命（受局部藥物濃度影響）。體內(nèi)藥物-靶點(diǎn)復(fù)合物的最長(zhǎng)壽命，源于選擇性區(qū)域相關(guān)的非競(jìng)爭(zhēng)性行為（快kon+慢koff），而非簡(jiǎn)單的競(jìng)爭(zhēng)性行為（快kon+快koff或慢kon+快koff）。此外，快kon比慢kon更易引發(fā)受體再結(jié)合。這類動(dòng)力學(xué)特征的重要性在治療精神分裂癥的多巴胺D2受體拮抗劑中得到充分證明：kon（而非koff）與靶點(diǎn)相關(guān)的錐體外系副作用相關(guān)。

體內(nèi)活性研究

當(dāng)一個(gè)分子被確定為具有開(kāi)發(fā)潛力的先導(dǎo)化合物后，證明該分子能在體內(nèi)與靶點(diǎn)發(fā)生真實(shí)作用就變得至關(guān)重要。體內(nèi)分子評(píng)估包括研究藥物在靶點(diǎn)所在部位的存在情況、靶點(diǎn)結(jié)合與停留時(shí)間（可能與體外結(jié)合及停留時(shí)間不同）、有效性，以及更復(fù)雜的藥理學(xué)分析，以更清晰地界定候選藥物的療效。

靶點(diǎn)所在部位的藥物存在情況

這涉及研究藥物吸收和分布的藥代動(dòng)力學(xué)特征（藥物能否到達(dá)體內(nèi)合適區(qū)域），并確認(rèn)藥物存在于靶點(diǎn)所在部位。在此階段，必須明確四個(gè)問(wèn)題：1）給藥劑量中，有多少藥物被吸收？2）被吸收的藥物在體內(nèi)分布于何處？3）藥物在體內(nèi)能停留多久（清除情況）？4）需多久給藥一次才能達(dá)到血漿穩(wěn)態(tài)濃度？目前已有可預(yù)測(cè)這些藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)的低成本體外ADME測(cè)定方法，應(yīng)用這些方法可降低臨床試驗(yàn)中出現(xiàn)意外情況的風(fēng)險(xiǎn)。但對(duì)于候選新藥而言，理解藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)及其對(duì)藥物在體內(nèi)到達(dá)靶點(diǎn)過(guò)程的影響至關(guān)重要。

體內(nèi)靶點(diǎn)結(jié)合與停留時(shí)間

藥物需在體內(nèi)與治療靶點(diǎn)結(jié)合才能發(fā)揮作用。例如，若藥物體內(nèi)半衰期長(zhǎng)是由于分布容積極大，這種長(zhǎng)半衰期并無(wú)實(shí)際意義——藥物可能被隔離在脂肪組織等部位，導(dǎo)致治療部位不存在藥物。在此階段，生物標(biāo)志物十分重要，至少能表明藥物存在于體內(nèi)且在組織中與靶點(diǎn)發(fā)生了結(jié)合。同樣關(guān)鍵的是，藥物與靶點(diǎn)的結(jié)合時(shí)間需與產(chǎn)生治療效果所需時(shí)間相匹配。如前文所述，這需要藥物具備良好的藥代動(dòng)力學(xué)特征，且藥物-靶點(diǎn)復(fù)合物具有理想的解離速率（koff）和結(jié)合速率（kon）。

有效性

以療效為重點(diǎn)的臨床試驗(yàn)（通常為II期）與以有效性為重點(diǎn)的臨床試驗(yàn)（通常為III期）存在差異。療效試驗(yàn)旨在確定藥物在人體中是否具有活性，為檢測(cè)這種活性，需使基線盡可能統(tǒng)一，通常通過(guò)選擇范圍狹窄的患者群體來(lái)實(shí)現(xiàn)。相比之下，有效性試驗(yàn)在異質(zhì)性更強(qiáng)的患者群體中開(kāi)展，以確定藥物的真實(shí)治療效果——在這種情況下，信號(hào)可能會(huì)在較高的背景噪音中消失。這是一個(gè)更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，也是許多藥物研發(fā)失敗的節(jié)點(diǎn)。

因此，開(kāi)展有效性試驗(yàn)前需考慮的關(guān)鍵問(wèn)題是：能否將靶點(diǎn)結(jié)合與藥物產(chǎn)生的治療性效應(yīng)關(guān)聯(lián)起來(lái)？這往往是將新分子與人體預(yù)期治療效果聯(lián)系起來(lái)的過(guò)程中最困難，但也最關(guān)鍵的步驟。

mGlu5正性變構(gòu)調(diào)節(jié)劑（PAM）激動(dòng)劑VU0092273的研究，便是體現(xiàn)藥物存在、靶點(diǎn)結(jié)合與潛在治療效用關(guān)聯(lián)性的實(shí)例。利用mGlu5受體顯像劑1?F-FPEB標(biāo)記小腦受體進(jìn)行正電子發(fā)射斷層掃描（PET），隨后觀察到VU0092273對(duì)其產(chǎn)生置換作用，表明該分子能與大腦中被認(rèn)為與抗精神病活性治療效應(yīng)相關(guān)的區(qū)域（紋狀體和小腦）的受體發(fā)生相互作用。而其與潛在治療效用的關(guān)聯(lián)則體現(xiàn)在：VU0092273在體內(nèi)靶點(diǎn)所在關(guān)鍵區(qū)域達(dá)到結(jié)合濃度時(shí)，也能產(chǎn)生與治療活性相符的效應(yīng)。在該研究中，其可逆轉(zhuǎn)苯丙胺誘導(dǎo)的過(guò)度運(yùn)動(dòng)，這被視為抗精神病活性的替代指標(biāo)。

明確候選藥物療效的藥理學(xué)分析

在特定功能測(cè)定中觀察到的藥物效應(yīng)，可視為該藥物在特定系統(tǒng)組合中作用的“快照”。而藥物在體內(nèi)的效應(yīng)則應(yīng)被看作一部完整的“電影”：藥物會(huì)在不同基礎(chǔ)活性和敏感性條件下接觸多個(gè)功能系統(tǒng)，這給體外效應(yīng)向體內(nèi)條件的有效轉(zhuǎn)化帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

將藥理學(xué)原理應(yīng)用于先導(dǎo)化合物優(yōu)化過(guò)程，有助于評(píng)估候選新藥的潛在價(jià)值。藥理學(xué)能夠基于獨(dú)立于系統(tǒng)的參數(shù)來(lái)表征化學(xué)物質(zhì)改變生理功能的能力，因此可預(yù)測(cè)藥物在多種組織中的體內(nèi)治療效應(yīng)。基于此，親和力、效能、α值（變構(gòu)調(diào)節(jié)對(duì)親和力的影響）、β值（變構(gòu)調(diào)節(jié)對(duì)效能的影響）等系統(tǒng)獨(dú)立參數(shù)，可用于藥理學(xué)模型（如Black/Leff操作模型、功能性變構(gòu)模型）中，以預(yù)測(cè)候選藥物在不同組織中的活性。

例如，毒蕈堿受體PAM激動(dòng)劑BQCA在不同敏感性組織中表現(xiàn)出不同特征，但可通過(guò)一組統(tǒng)一的分子活性參數(shù)進(jìn)行建模，進(jìn)而預(yù)測(cè)其在所有組織中的效應(yīng)。具體而言，在三種敏感性不同的細(xì)胞系中，BQCA的作用存在差異：在一種細(xì)胞系中產(chǎn)生直接激動(dòng)作用并增強(qiáng)乙酰膽堿的效應(yīng)；在另一種細(xì)胞系中僅產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)；在第三種細(xì)胞系中則增加乙酰膽堿的最大反應(yīng)。但通過(guò)功能性變構(gòu)模型（通過(guò)改變激動(dòng)劑效能τA來(lái)設(shè)定不同的測(cè)定敏感性），這些不同表現(xiàn)均可通過(guò)一組系統(tǒng)獨(dú)立的變構(gòu)參數(shù)擬合：α=12（對(duì)親和力的影響）、β=2（對(duì)效能的影響）、KB=5μM（親和力）、τB（調(diào)節(jié)劑的直接效能，以乙酰膽堿效能的百分比表示）=1.4%。此類結(jié)果使藥物化學(xué)家能專注于這組獨(dú)立參數(shù)，而無(wú)需擔(dān)心藥物性質(zhì)在不同組織中的具體表現(xiàn)。

將體外藥物特征轉(zhuǎn)化為體內(nèi)特征時(shí)，另一有用原則是盡可能使用分子活性指標(biāo)，而非復(fù)雜的系統(tǒng)行為指標(biāo)。例如，激動(dòng)劑效價(jià)是公認(rèn)的激動(dòng)劑活性指標(biāo)，但效價(jià)是親和力和效能兩種分子特性的綜合體現(xiàn)。具體而言，半數(shù)有效濃度（EC50，作為效價(jià)指標(biāo)）是親和力與效能的比值；在操作模型中，EC50=KA/(τA+1)，其中KA為激動(dòng)劑-受體復(fù)合物的平衡解離常數(shù)（親和力），τA為激動(dòng)劑效能。

對(duì)選定為候選藥物的分子進(jìn)行藥理學(xué)特性研究，是藥物研發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要的一步，原因有二。其一，可深入了解疾病狀態(tài)、治療需求以及分子在臨床環(huán)境中的復(fù)雜行為。其二，能幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為首個(gè)候選分子的失敗做好準(zhǔn)備。具體而言，若候選分子失敗，可推進(jìn)后續(xù)分子以挽救研發(fā)工作；同時(shí)，了解失敗分子的一系列效能特征，有助于規(guī)避陷阱，避免后續(xù)分子重蹈覆轍，出現(xiàn)與失敗分子相同的特性。

以下列舉幾個(gè)真實(shí)的化合物藥理學(xué)特征分析案例，說(shuō)明體外活性向體內(nèi)活性轉(zhuǎn)化過(guò)程中可能出現(xiàn)的解讀偏差，以及如何規(guī)避這些偏差。

案例1：組胺H2受體阻滯劑長(zhǎng)期用于潰瘍治療后失效

組胺H2受體阻滯劑在急性期可減少胃酸分泌并促進(jìn)潰瘍愈合，但研究發(fā)現(xiàn)部分H2阻滯劑在長(zhǎng)期治療后會(huì)喪失活性，這歸因于H2受體在細(xì)胞表面的表達(dá)增加。這種失活現(xiàn)象在反向激動(dòng)劑中出現(xiàn)，而在中性拮抗劑中未觀察到。原因在于：盡管細(xì)胞持續(xù)合成受體，但反向激動(dòng)劑會(huì)抑制細(xì)胞表面受體的活化（以及隨后正常的受體內(nèi)化）；而中性拮抗劑不會(huì)阻止受體的自發(fā)活化，也不會(huì)抑制受體內(nèi)化。該案例表明，確定候選拮抗劑是否為反向激動(dòng)劑具有重要價(jià)值。盡管并非所有反向激動(dòng)劑都會(huì)產(chǎn)生耐受性，但了解這種可能性對(duì)分子的體內(nèi)測(cè)試具有指導(dǎo)意義。

案例2：CCR5內(nèi)化劑抗HIV-1感染活性失效（真實(shí)案例）

HIV-1通過(guò)與趨化因子受體CCR5相互作用感染細(xì)胞，因此CCR5內(nèi)化是降低HIV-1感染的潛在機(jī)制。趨化因子可介導(dǎo)CCR5內(nèi)化，但內(nèi)化過(guò)程的結(jié)果存在差異。例如，趨化因子CCL5可快速介導(dǎo)受體內(nèi)化，但受體隨后會(huì)迅速循環(huán)回細(xì)胞表面，因此CCL5對(duì)HIV-1感染幾乎無(wú)抑制作用；而另一種趨化因子AOP-RANTES可介導(dǎo)受體內(nèi)化并將其導(dǎo)向細(xì)胞降解途徑，從而阻止受體重新回到細(xì)胞表面。該案例表明，在生化測(cè)定中進(jìn)一步表征內(nèi)化受體的處置情況、闡明受體內(nèi)化機(jī)制具有重要價(jià)值。

案例3：偏向性血管緊張素受體調(diào)節(jié)劑治療心力衰竭失敗（真實(shí)案例）

當(dāng)藥物具有多種精細(xì)調(diào)節(jié)的效能時(shí)，若臨床試驗(yàn)未以正確結(jié)果為目標(biāo)，就可能喪失其獨(dú)特活性。TRV027（一種用于心力衰竭研究的偏向性血管緊張素II1型受體調(diào)節(jié)劑）的研發(fā)失敗便是典型例子。在針對(duì)急性心力衰竭患者的IIb期隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照劑量遞增試驗(yàn)（BLAST-AHF）中，TRV027未顯示出優(yōu)越的療效，這體現(xiàn)了偏向性從體外向體內(nèi)轉(zhuǎn)化的困難。盡管TRV027主要是血管緊張素受體拮抗劑（與已獲批的心力衰竭藥物氯沙坦類似），但其還具有額外效能（β-抑制蛋白激動(dòng)作用），旨在數(shù)月內(nèi)增強(qiáng)有益的心臟重構(gòu)。然而，該試驗(yàn)設(shè)計(jì)為短期（48-96小時(shí)）輸注TRV027，終點(diǎn)為評(píng)估30天后對(duì)癥狀和生存率的影響——這種設(shè)計(jì)無(wú)法檢測(cè)到TRV027的獨(dú)特活性。此外，患者群體的腎素-血管緊張素活性似乎未充分升高，這使得血管緊張素受體拮抗劑的任何益處都難以在這種陰性背景下顯現(xiàn)。該案例說(shuō)明，對(duì)特性略有差異的候選分子進(jìn)行臨床評(píng)估時(shí)，可能需要更高的敏銳度才能識(shí)別其獨(dú)特價(jià)值。