小分子高通量篩選技術助力抗腫瘤藥物的開發

高通量篩選最初是伴隨著組合化學而產生的，是化藥篩選的一種方式，隨著基因組、合成化學的高通量方法的出現，藥物篩選者面臨著愈來愈多的新靶標或潛在的有效成分，高通量篩選就是在這樣的背景下應運而生的。

藥物篩選是臨床新藥開發的必經過程，是現代藥物開發流程中檢驗和獲取具有特定生理活性化合物的一個步驟，指通過規范化的實驗手段從大量化合物或新化合物中選擇對某一特定作用靶點具有較高活性化合物。美迪西生物醫藥為客戶提供涵蓋各種靶標和疾病領域的新藥研發服務，包括從活性化合物發現, 靶標驗證，先導化合物優化到臨床前候選藥物的選擇。

為了更好的闡述小分子高通量篩選策略在抗腫瘤藥物開發過程中的應用，下面來看下以下2個案例。

1. 高通量篩選在異檸檬酸脫氫酶突變體1/2上的應用

   

Functions of isocitrate dehydrogenase 1 and its mutants

野生型IDH1以同源二聚體的形式存在，在輔因子NADP+存在時催化異檸檬酸轉化為α-酮戊二酸。2008到2009年間，不同的小組分別發現在急性骨髓性白血病AML及膠質母細胞瘤標本中攜帶有雜合的IDH1基因單個氨基酸突變(R132)。進一步的研究發現，超過75%的某些類型腦部腫瘤以及20%的AML患者都攜帶有IDH1/2突變，并且該突變也發現于其他一些實體瘤中，諸如軟骨肉瘤、膽管癌、結直腸癌和前列腺癌等。該基因的突變導致了酶活力的損失，但美國著名的癌癥生物制藥企業（Agios）的科學家們證實該突變也會導致一些新的獲得性功能。代謝譜研究發現，IDH1野生型的產物α-酮戊二酸(α-HG)可被突變型IDH1轉化為2-羥基戊二酸二乙酯(2-HG)，后者可在IDH1/2突變的腫瘤細胞中累積。2-HG通過影響DNA及組蛋白的甲基化過程等在腫瘤發生和生長過程中扮演重要角色。作為一類藥物靶點，IDH1/2比較適合于個性化藥物治療方案的應用，并且據預測，特異性的靶向于IDH1/2突變體在臨床上會產生較少的副作用，因為當用藥物阻斷IDH1/2突變體功能時，不會破壞體內其他生化過程的進行。由此，IDH1/2突變體成為小分子抑制劑類藥物開發的重要候選靶點。

IDH1/2突變體的作用機制被揭示后，迅速成為各制藥公司及學術研究中心開發小分子抑制劑藥物的熱點領域。考慮到IDH1/2處于三羧酸循環過程中，獲得IDH1突變體重組蛋白難度相對較小。困難在于該反應為一個新型的生化反應過程，需要開發出適合于HTS過程的檢測方法。2012年Agios報道了第一個IDH1突變體抑制劑AG-5198，該化合物采用重組的IDH1 R132H同源二聚體分子開展生化活性高通量篩選而得(細胞中該蛋白最常見的形式為形成野生型/突變體的異源二聚體)，具體過程采用了NADPH相關的偶聯酶體系。通過生化檢測來評估對野生型IDH1的選擇性，以及采用基于細胞的檢測手段來監控2-HG水平的降低，最終苗頭化合物優化成為先導化合物AG-5198。該化合物可以影響攜帶有IDH1突變體的膠質母細胞瘤生長，并促進其分化，進一步確認了藥物的靶點相關性。類似的藥物化學策略及篩選方