從20世紀(jì)80年代進(jìn)入現(xiàn)代藥物發(fā)現(xiàn)開(kāi)始，藥物研發(fā)模式體現(xiàn)了“一個(gè)靶標(biāo)，一種疾病，一個(gè)藥物”的策略，即集中于尋找疾病過(guò)程中某一特定步驟或某個(gè)蛋白靶點(diǎn)的高特異性作用藥物。然而近30年的實(shí)踐證明，高選擇性候選藥物臨床試驗(yàn)成功上市的比例反而下降，同時(shí)，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(huì)對(duì)非治療作用的靶點(diǎn)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(huì)導(dǎo)致心臟瓣膜損害和肺動(dòng)脈高壓，這主要是因?yàn)榉曳鞯拇x產(chǎn)物是5-羥色胺2B受體的激動(dòng)劑。因此，在新藥研發(fā)過(guò)程中，為了評(píng)價(jià)候選藥物的安全性，候選藥物都會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)十個(gè)安全性相關(guān)靶點(diǎn)的篩選實(shí)驗(yàn)。

近年來(lái)研究人員發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于單一靶點(diǎn)藥物，具有多重藥理作用的藥物對(duì)復(fù)雜疾病會(huì)有更好的療效。多重藥理作用的藥物能夠同時(shí)作用于疾病網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)靶點(diǎn)，對(duì)各靶點(diǎn)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(hào)傳導(dǎo)通路，達(dá)到直接抑制腫瘤細(xì)胞增殖的目的，同時(shí)，還可以作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(VEGFR)，切斷腫瘤細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，抑制新生血管的形成。

1多靶點(diǎn)藥物分子設(shè)計(jì)

目前為止，藥效團(tuán)連接法是多靶點(diǎn)藥物分子設(shè)計(jì)的主要方法之一，即將已知的藥效團(tuán)組合成為單一化合物，然后通過(guò)化學(xué)合成將不同的藥效團(tuán)連接起來(lái)形成多靶點(diǎn)藥物分子。由于藥效團(tuán)連接法所選擇的藥效團(tuán)分子一般缺少共性，所以設(shè)計(jì)得到的化合物各自保留原來(lái)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?cái)z取抑制劑(SSRI)和芳氧乙胺類5-HT1A受體拮抗劑通過(guò)羧酸酯鍵連接，得到的化合物對(duì)5-HT重?cái)z取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和5-HT1A受體均具有良好的抑制作用(圖3)。體外活性測(cè)定結(jié)果表明，該化合物對(duì)5-HT重?cái)z取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和5-HT1A受體的Ki值分別為0.5nmol/L和27nmol/L。體內(nèi)測(cè)定結(jié)果表明，該化合物進(jìn)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(gè)獨(dú)立的藥物分子，分別作用于5-HT重?cái)z取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和5-HT1A受體。

另外一種多靶點(diǎn)藥物分子的設(shè)計(jì)方法是將不同藥物分子中相同或相似的藥效團(tuán)部分疊加，從而得到具有整合所有藥效團(tuán)的新藥物分子。一般來(lái)說(shuō)，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(tuán)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(tuán)部位，將兩種抑制劑的其他功能基團(tuán)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(cè)定結(jié)果表明，該化合物對(duì)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(diǎn)藥物分子篩選

當(dāng)某個(gè)靶點(diǎn)沒(méi)有選擇性配體或者作用于該靶點(diǎn)的配體沒(méi)有明確的構(gòu)效關(guān)系時(shí)，通過(guò)多個(gè)靶點(diǎn)高通量篩選得到先導(dǎo)化合物是獲得多靶點(diǎn)藥物的重要途徑。例如，同時(shí)具有5-HT重?cái)z取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制作用和5-HT1A受體拮抗作用的藥物分子對(duì)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(tuán)隊(duì)首先從大量化合物庫(kù)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(gè)化合物庫(kù)中，然后對(duì)該化合物庫(kù)進(jìn)行5-HT重?cái)z取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制作用的篩選，最后篩選出一個(gè)同時(shí)具有5-HT重?cái)z取轉(zhuǎn)運(yùn)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(gè)化合物藥理作用已知，那么篩選該化合物其他可能的靶點(diǎn)也是多靶點(diǎn)藥物分子開(kāi)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(lái)評(píng)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(méi)有明確的靶點(diǎn)或者清楚的作用機(jī)制。這種現(xiàn)象并不奇怪，因?yàn)檫@些藥物都是通過(guò)表型篩選方法發(fā)現(xiàn)的，在明確的機(jī)制或靶點(diǎn)確證之前就被藥物監(jiān)管機(jī)構(gòu)所批準(zhǔn)。阿司匹林的發(fā)現(xiàn)就是一個(gè)最為著名的例子，上市近100年之后其作用機(jī)制和靶點(diǎn)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(guò)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(gè)靶點(diǎn)相互作用曾一度被稱作“非選擇性藥物”(dirtydrug)。對(duì)新藥研發(fā)人員來(lái)說(shuō)，由于非選擇性藥物可作用于疾病網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)靶點(diǎn)，或?qū)Ω靼悬c(diǎn)的作用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，因此能夠達(dá)到比單靶點(diǎn)藥物更好的治療效果。

近30年發(fā)展起來(lái)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(guò)表型篩選方法批準(zhǔn)的藥物數(shù)量逐年增加，已超過(guò)通過(guò)分子靶點(diǎn)篩選方法批準(zhǔn)的數(shù)量。這個(gè)奇怪的現(xiàn)象引起了制藥行業(yè)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)對(duì)于表型篩選的重新重視，并希望通過(guò)表型篩選的方法提高藥物開(kāi)發(fā)的成功率。目前，藥物研發(fā)機(jī)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(dòng)物的表型篩選(如新桿狀線蟲(chóng)、斑馬魚(yú)、黑腹果蠅等動(dòng)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(hào)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(jìn)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(diǎn)藥物開(kāi)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(shí)又可以檢測(cè)與疾病相關(guān)的分子信號(hào)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(diǎn)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(guò)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(chóng)延長(zhǎng)至成蟲(chóng)。然后，研究人員在RET激酶抑制劑存在的條件下進(jìn)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(zhǎng)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(zhǎng)果蠅存活期，然而，抑制雷帕霉素靶蛋白(mTOR)激酶就會(huì)產(chǎn)生毒副作用?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，研究人員對(duì)之前篩選出的非選擇性RET激酶抑制劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，得到的化合物對(duì)果蠅模型具有較高的活性和耐受性。此外，對(duì)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(duì)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(lái)，多重藥理學(xué)的發(fā)展使得老藥新用越來(lái)越受到制藥企業(yè)的關(guān)注。由于已上市藥物的藥動(dòng)學(xué)以及安全性資料較為詳盡，所以可以大幅度地縮短開(kāi)發(fā)周期，降低風(fēng)險(xiǎn)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(duì)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(guò)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(lái)昔布對(duì)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(guò)去幾十年時(shí)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(duì)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(kù)、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(jì)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(diǎn)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(duì)復(fù)雜性疾病的作用機(jī)制設(shè)計(jì)多靶點(diǎn)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(duì)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。