新冠疗法筛选复盘：坑爹的非特异活性

【新闻事件】：本周UCSF的Brian Shoichet小组在《科学》杂志发表一篇分析去年新冠老药新用大筛选所发现药物工作机理的文章(https://science.sciencemag.org/content/early/2021/06/22/science.abi4708)，作者发现很多候选药物包括羟氯喹杀伤新冠病毒主要通过磷脂沉积（phospholipidosis ）这个脱靶副作用。一是杀毒活性与这个脱靶活性相关，二是其它靶向该药物工作机理但没有磷脂沉积活性的类似物没有新冠杀伤活性。这些药物多数是高脂溶性两性阳离子化合物，可以干扰细胞膜结构。而病毒需要在不同场合穿上脂双层外衣进行不法活动，因此被这类药物抑制。但磷脂沉积药物难以在患者身上使用、因为不一定有足够治疗窗口，所以这些苗头化合物都可以看作是所谓的非特异药物。

【药源解析】： Shoichet在制药界如同《皇帝新装》里说真话的小孩，经常指出大家习以为常事情的不爽本质。药物筛选第一道关口通常是酶抑制活性，十几年前他发现很多活性一般、但哪个靶点都有点活性的所谓frequent hitters是因为形成了物理聚合物令蛋白变性造成、如果把蛋白浓度降低则活性消失，这个发现成为后来PAINS的概念基础。为验证FBDD的通用性，他把一个高活性蛋白底物逐步切成活性递减的片段，结果发现每个中间体都与该蛋白有不同结合模式，令人质疑FBDD分子设计的通用性。他的小组去年还在《科学》杂志发表一项对药物常用辅料生物活性的研究，发现很多常用辅料并非安分地辅助API、而是都有一定的生物活性。

去年新冠突袭全球迫使制药界和学术界都进行了快速大规模筛选，希望从已知药物中找到一些能马上用于控制新冠的药物。这些老药因为已经有人体使用经验所以开发进程可以大大加快、风险大大下降。但除了瑞德西韦是通过杀伤新冠病毒发现外其它几个通过EUA上市的老药都是通过免疫调控，今天这个研究在一定程度上解释了这个不幸结局。当然非特异苗头化合物并非病毒药物筛选特有的难题，这个问题在肿瘤药物筛选带来的不良后果早就引起业界注意、这可能也是肿瘤药物失败率高居不下的原因。

所谓非特异化合物是指与调控目标靶点后果类似、但通过靶点以外机理活性的化合物。有人问只要结果一样你为什么要在意机理是不是你设定的那个呢？药物的靶点确证需要很多工作，包括人体基因变异、动物基因敲除表型、化合物疗效等不同方面的考量。而每个筛选用的测试都是一个模型系统，要转化到最后能用在患者身上需要满足很多附加条件。比如你模型系统中的靶点可能是老鼠的，但与人体靶点有物种差异。这些引起磷脂沉积的化合物虽然在细胞体系能杀死新冠，但到了患者身上可能首先把患者正常细胞损坏才能杀死新冠、与新冠同归于尽显然不能作为一个治疗策略。

这个问题在肿瘤药物发现尤其严重，一个主要原因是肿瘤药物筛选通常用的都是所谓的down assay、即寻找能让肿瘤细胞增长放缓或生存能力下降的化合物(https://www.nature.com/articles/nrc.2017.32)。这好比为备战世界杯教练设计了一系列战术，为了演练新战术在热身赛中以对方控球时间作为评价标准。当然如果你的战术真有效会减少对手控球时间，但是本市刮风下雨、比赛期间流行病毒细菌传染、甚至在球场放一把大火也同样能减少对手控球时间。如果是因为这些非特异因素造成对手控球时间下降则不能证明你新战术的成功，到了世界杯这套战术基本会失灵。所以药物筛选通常都有所谓的counter-screen来去除这些背景噪音，有时需要多个正交筛选方法来排除非特异化合物、比如自从Shoichet十几年前那个发现后很多药企都把aggregation作为一个counter-screen。

但是即使这样严格的考量还是成功率很低，多数进入临床的药物还真基本上靠刮风下雨等因素造成的阳性结果。至于为什么这样制定的战术为何世界杯还能偶尔赢球，2013年当时默沙东研发老大Perlmutter接受福布斯采访说的一句掏心窝话给出了答案“The fact that we ever make a drug that gives favorable effects is a bloody miracle ”。

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