從20世紀(jì)80年代進入現(xiàn)代藥物發(fā)現(xiàn)開始，藥物研發(fā)模式體現(xiàn)了“一個靶標(biāo)，一種疾病，一個藥物”的策略，即集中于尋找疾病過程中某一特定步驟或某個蛋白靶點的高特異性作用藥物。然而近30年的實踐證明，高選擇性候選藥物臨床試驗成功上市的比例反而下降，同時，制藥企業(yè)也撤回了大量的藥物。究其原因，大都由于藥物具有不利的多重藥理作用，也就是藥物分子或其代謝產(chǎn)物會對非治療作用的靶點產(chǎn)生作用而導(dǎo)致不良反應(yīng)。例如：減肥藥芬氟拉明的大量使用會導(dǎo)致心臟瓣膜損害和肺動脈高壓，這主要是因為芬氟拉明的代謝產(chǎn)物是5-羥色胺2B受體的激動劑。因此，在新藥研發(fā)過程中，為了評價候選藥物的安全性，候選藥物都會經(jīng)過數(shù)十個安全性相關(guān)靶點的篩選實驗。

近年來研究人員發(fā)現(xiàn)，相對于單一靶點藥物，具有多重藥理作用的藥物對復(fù)雜疾病會有更好的療效。多重藥理作用的藥物能夠同時作用于疾病網(wǎng)絡(luò)中的多個靶點，對各靶點產(chǎn)生協(xié)同作用，達(dá)到的總效應(yīng)大于各單效應(yīng)之和，使其具有最佳的治療效果。例如：具有雙重抗腫瘤作用的激酶抑制劑索拉菲尼既可以阻斷由RAF/MEK/ERK介導(dǎo)的細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路，達(dá)到直接抑制腫瘤細(xì)胞增殖的目的，同時，還可以作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子受體(VEGFR)，切斷腫瘤細(xì)胞的營養(yǎng)供應(yīng)，抑制新生血管的形成。

1多靶點藥物分子設(shè)計

目前為止，藥效團連接法是多靶點藥物分子設(shè)計的主要方法之一，即將已知的藥效團組合成為單一化合物，然后通過化學(xué)合成將不同的藥效團連接起來形成多靶點藥物分子。由于藥效團連接法所選擇的藥效團分子一般缺少共性，所以設(shè)計得到的化合物各自保留原來分子的全部或部分結(jié)構(gòu)特征。例如，將吲哚類3-哌啶烷基取代的5-HT選擇性重攝取抑制劑(SSRI)和芳氧乙胺類5-HT1A受體拮抗劑通過羧酸酯鍵連接，得到的化合物對5-HT重攝取轉(zhuǎn)運蛋白和5-HT1A受體均具有良好的抑制作用(圖3)。體外活性測定結(jié)果表明，該化合物對5-HT重攝取轉(zhuǎn)運蛋白和5-HT1A受體的Ki值分別為0.5nmol/L和27nmol/L。體內(nèi)測定結(jié)果表明，該化合物進入體內(nèi)后，羧酸酯鍵連接鏈被體內(nèi)的酯酶水解生成兩個獨立的藥物分子，分別作用于5-HT重攝取轉(zhuǎn)運蛋白和5-HT1A受體。

另外一種多靶點藥物分子的設(shè)計方法是將不同藥物分子中相同或相似的藥效團部分疊加，從而得到具有整合所有藥效團的新藥物分子。一般來說，選擇的疊加部位是具有疏水性或者堿性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。例如：Yamamoto發(fā)現(xiàn)基質(zhì)金屬蛋白酶-1(MMP-1)抑制劑和組織蛋白酶L(cathepsinL)抑制劑都具有相同的苯丙氨酸藥效團部位，從而認(rèn)為該區(qū)域是較好的疊加部位，故保留此藥效團部位，將兩種抑制劑的其他功能基團整合，得到的單一藥物分子具有基質(zhì)金屬蛋白酶-1和組織蛋白酶L雙重抑制作用。體外活性測定結(jié)果表明，該化合物對基質(zhì)金屬蛋白酶-1和組織蛋白酶L的IC50值都為25nmol/L。

2多靶點藥物分子篩選

當(dāng)某個靶點沒有選擇性配體或者作用于該靶點的配體沒有明確的構(gòu)效關(guān)系時，通過多個靶點高通量篩選得到先導(dǎo)化合物是獲得多靶點藥物的重要途徑。例如，同時具有5-HT重攝取轉(zhuǎn)運蛋白抑制作用和5-HT1A受體拮抗作用的藥物分子對抑郁癥的治療有很好的效果。因此，葛蘭素史克制藥公司的研究團隊首先從大量化合物庫中篩選出具有5-HT1A受體拮抗作用的化合物，將這些化合物歸屬在一個化合物庫中，然后對該化合物庫進行5-HT重攝取轉(zhuǎn)運蛋白抑制作用的篩選，最后篩選出一個同時具有5-HT重攝取轉(zhuǎn)運蛋白抑制作用和5-HT1A受體拮抗作用的抑制劑——鹽酸帕羅西汀。此外，如果一個化合物藥理作用已知，那么篩選該化合物其他可能的靶點也是多靶點藥物分子開發(fā)的重要策略。

3表型篩選(phenotypicscreening)

表型篩選是一種基于細(xì)胞或者生物體水平來評估化合物生物活性的篩選方法，在20世紀(jì)80年代之前已廣泛使用，被稱為“經(jīng)典藥物發(fā)現(xiàn)”(classicdrugdiscovery)方法?；仡櫺苑治霭l(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)70年代，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的許多藥物都沒有明確的靶點或者清楚的作用機制。這種現(xiàn)象并不奇怪，因為這些藥物都是通過表型篩選方法發(fā)現(xiàn)的，在明確的機制或靶點確證之前就被藥物監(jiān)管機構(gòu)所批準(zhǔn)。阿司匹林的發(fā)現(xiàn)就是一個最為著名的例子，上市近100年之后其作用機制和靶點才得以確證。另外，抑郁癥、精神分裂癥等一些中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)多基因性疾病通過表型篩選發(fā)現(xiàn)的藥物往往具有很好的療效。例如，氯氮平治療精神分裂癥迄今已有50年的歷史，然而，氯氮平由于能夠與多個靶點相互作用曾一度被稱作“非選擇性藥物”(dirtydrug)。對新藥研發(fā)人員來說，由于非選擇性藥物可作用于疾病網(wǎng)絡(luò)的多個靶點，或?qū)Ω靼悬c的作用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，因此能夠達(dá)到比單靶點藥物更好的治療效果。

近30年發(fā)展起來的DNA重組技術(shù)從根本上顛覆了表型篩選這種經(jīng)典藥物發(fā)現(xiàn)方法。然而，近兩年通過表型篩選方法批準(zhǔn)的藥物數(shù)量逐年增加，已超過通過分子靶點篩選方法批準(zhǔn)的數(shù)量。這個奇怪的現(xiàn)象引起了制藥行業(yè)和學(xué)術(shù)機構(gòu)對于表型篩選的重新重視，并希望通過表型篩選的方法提高藥物開發(fā)的成功率。目前，藥物研發(fā)機構(gòu)所使用的表型篩選方法類似于經(jīng)典藥物發(fā)現(xiàn)方法，一種為基于動物的表型篩選(如新桿狀線蟲、斑馬魚、黑腹果蠅等動物的高通量篩選)；另一種為基于細(xì)胞的表型篩選(如細(xì)胞活性篩選、細(xì)胞信號通路篩選以及疾病相關(guān)的細(xì)胞表型篩選等)。隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，表型篩選方法也取得了巨大的進步，并且得到了廣泛應(yīng)用，繼而被稱為“新經(jīng)典藥物發(fā)現(xiàn)”(neoclassicdrugdiscovery)方法。

表型篩選同樣是多靶點藥物開發(fā)的常用策略，基于表型的分析既可以保證篩選的高效性，同時又可以檢測與疾病相關(guān)的分子信號通路，提高發(fā)現(xiàn)潛在協(xié)同作用的可能性，從而發(fā)現(xiàn)多靶點作用的藥物分子。例如：研究人員首先利用轉(zhuǎn)化重排原癌基因(RET)激酶過表達(dá)果蠅癌癥模型篩選出一種非選擇性RET激酶抑制劑，這種抑制劑可以使果蠅的存活期從幼蟲延長至成蟲。然后，研究人員在RET激酶抑制劑存在的條件下進行了激酶組學(xué)分析，結(jié)果顯示，除了抑制RET激酶可以延長存活期以外，抑制絲裂原活化蛋白激酶調(diào)節(jié)酶(Raf)和肉瘤基因(Src)激酶也可以延長果蠅存活期，然而，抑制雷帕霉素靶蛋白(mTOR)激酶就會產(chǎn)生毒副作用?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，研究人員對之前篩選出的非選擇性RET激酶抑制劑進行結(jié)構(gòu)改造，得到的化合物對果蠅模型具有較高的活性和耐受性。此外，對人類腫瘤細(xì)胞株抑制活性要高于治療甲狀腺癌的藥物凡德他尼500倍，對于小鼠模型的活性和耐受性同樣高于凡德他尼。

4老藥新用

近年來，多重藥理學(xué)的發(fā)展使得老藥新用越來越受到制藥企業(yè)的關(guān)注。由于已上市藥物的藥動學(xué)以及安全性資料較為詳盡，所以可以大幅度地縮短開發(fā)周期，降低風(fēng)險并提高成功率。例如，Macor發(fā)現(xiàn)5-HT3受體拮抗劑托烷司瓊對α7-煙堿乙酰膽堿受體(α7-nAChR)同樣具有較高的抑制活性。Mehrabi通過上市藥物篩選發(fā)現(xiàn)，抗炎藥環(huán)氧化酶2(COX-2)抑制劑塞來昔布對碳酸酐酶Ⅱ(hCAⅡ)和碳酸酐酶Ⅸ(hCAⅨ)有選擇性的雙重抑制作用。此外，F(xiàn)DA在過去幾十年時間內(nèi)正式批準(zhǔn)的老藥新用例子也有很多。例如，常規(guī)消炎鎮(zhèn)痛藥阿司匹林批準(zhǔn)用于稀釋血液、防止血栓形成和降低腦卒中發(fā)生率的治療；治療肺炎的甲氧卞氧嘧啶批準(zhǔn)用于艾滋病的治療；終止妊娠的藥物米非司酮(mifepristone)獲準(zhǔn)用于重癥精神病性抑郁癥的治療。

隨著對各種疾病研究的不斷深入以及藥物研發(fā)相關(guān)技術(shù)(如大數(shù)據(jù)庫、各類生命科學(xué)組學(xué)等)的快速發(fā)展，使多重藥理學(xué)在藥物設(shè)計以及研發(fā)中的更多應(yīng)用成為可能，多重藥理藥物發(fā)現(xiàn)已成為藥物研發(fā)的主要方向之一。當(dāng)然，必須以平衡的觀點去看待藥物多重藥理作用的利弊。在安全性方面，需要盡可能的在研發(fā)早期利用多重藥理學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)并避免安全隱患；在藥效學(xué)方面，需要利用多重藥理學(xué)針對復(fù)雜性疾病的作用機制設(shè)計多靶點藥物，獲取最佳治療效果。多重藥理學(xué)是現(xiàn)代生物醫(yī)藥研究的一種全新理念和模式，對提高新藥研發(fā)的效率、滿足疾病治療中未被滿足的需求將產(chǎn)生深刻的影響。