● 阿司匹林現(xiàn)象,折射出現(xiàn)代藥物開發(fā)的困境 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)界有個(gè)“萬(wàn)能的阿司匹林”現(xiàn)象,即西方國(guó)家家喻戶曉的百年經(jīng)典藥物阿司匹林,由最初的解熱消炎藥發(fā)展成抗血小板凝聚、抗腫瘤等多種疾病治療的藥物,成為藥物史上適應(yīng)證最多的萬(wàn)能藥。迄今為止,有關(guān)阿司匹林研究的科學(xué)和醫(yī)學(xué)論文近3萬(wàn)篇,不僅有腫瘤、心血管、代謝系統(tǒng)方面,還有增強(qiáng)免疫系統(tǒng)功能等方面的論文。阿司匹林確切的藥效作用有解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎、抗風(fēng)濕、預(yù)防心肌梗死、預(yù)防腦卒中,而有關(guān)它抗癌、抗高血壓、腎臟保護(hù)、免疫性疾病、抗病毒、某些眼病治療、糖尿病的輔助治療等用途仍在研究中。阿司匹林是臨床用量最大的藥物之一,世界年產(chǎn)量約5萬(wàn)噸左右。2010年,阿司匹林為拜耳公司創(chuàng)造了7.66億歐元的銷售額,而當(dāng)年拜耳公司銷售額超過(guò)1億美元的明星藥品不到10種,阿司匹林是唯一早已失去專利保護(hù)的藥品(【127】,P31-35)。 阿司匹林的制作原料最初是從柳樹皮中提取的,而柳樹的藥用價(jià)值在我國(guó)的《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有記載,只是沒(méi)有成為中醫(yī)常用藥,這或許是其藥用表現(xiàn)還不夠突出的緣故。那么,為什么現(xiàn)代醫(yī)學(xué)界會(huì)出現(xiàn)“萬(wàn)能的阿司匹林”現(xiàn)象呢?筆者分析主要有如下幾個(gè)方面的原因—— 一是新藥的研發(fā)成本太高,研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)太大。近20年來(lái)新藥研究的理論、方法和各種技術(shù)平臺(tái)有了很大的發(fā)展和提高,例如配體-靶標(biāo)的對(duì)接和其復(fù)合物的核磁共振研究、虛擬篩選、基于靶標(biāo)結(jié)構(gòu)和基于片段的分子設(shè)計(jì)等,可是全球新藥研發(fā)卻出現(xiàn)了衰退的趨勢(shì)。美國(guó)近年來(lái)每個(gè)新藥平均研發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)12-15年,資金投入升至10-15億美元,而每年的上市新藥數(shù)并未增加(【127】,P2-4)。化學(xué)新藥從候選藥物的臨床前研究到新藥上市平均需8~10年時(shí)間,5000種候選藥物只有5種可能進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段,而最終僅有1種獲準(zhǔn)上市,平均每個(gè)新藥耗費(fèi)8~10億美元(【130】,P123)。在抗癌藥物的研發(fā)中,從靶點(diǎn)識(shí)別到管理批準(zhǔn)一般要花費(fèi)10-15年,臨床前研究通常需要5-10年(【133】,P21)。原創(chuàng)性新藥研發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)和巨額資金投入迫使一些大公司將工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到開發(fā)已上市藥品的新劑型和新的適應(yīng)證。 二是小分子藥物的作用面廣、副作用大。市場(chǎng)上的阿司匹林制劑有數(shù)十種之多,包括口服制劑、透皮吸收劑、鼻吸入劑、栓劑、眼膏劑、注射劑等。其中口服固體制劑就有普通片、水溶片、腸溶片、泡騰片、咀嚼片、緩釋片等產(chǎn)品,還有各種散劑和膠囊劑等。這么多劑型的研發(fā),有很大程度是為了減緩阿司匹林的副作用。臨床上阿司匹林最常見的副作用是胃部難以忍受,在長(zhǎng)期高劑量服用時(shí)胃損傷會(huì)明顯加重,包括出現(xiàn)胃腸道出血和潰瘍。其他的副作用還包括對(duì)肝臟的副作用、對(duì)聽力的損傷、可能導(dǎo)致蕁麻疹、瑞氏綜合癥、肥達(dá)氏綜合癥等(【127】,P27-28)。 值得一提的是,直接服用柳樹皮粉并無(wú)明顯的副作用。18世紀(jì)英國(guó)的愛德華·斯通牧師嘗試用柳樹皮來(lái)治瘧疾,他把柳樹皮烘干后磨成粉給瘧疾和陣發(fā)性功能失調(diào)的患者服用,在長(zhǎng)達(dá)5年的時(shí)間里治療了大量病人,斯通牧師十分謹(jǐn)慎地觀察藥效,未發(fā)現(xiàn)任何副作用,也未采取任何特別措施(【137】,P22-25)。由此也驗(yàn)證了生物大分子藥物的優(yōu)越性。 三是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)界在藥理分析上的水平差。柳樹喜潮濕或潮濕的土壤,這種地方往往是瘧疾高發(fā)的地帶,運(yùn)用中醫(yī)察象原理可知柳樹應(yīng)有抗瘧疾的功能,再分析柳樹皮的藥用功能,可知其核心功能是祛肝膽之熱,恢復(fù)肝功能。阿司匹林的解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎功能,是祛肝膽之熱的直接體現(xiàn),而其抗風(fēng)濕、預(yù)防心肌梗死、預(yù)防腦卒中、抗癌、抗高血壓、腎臟保護(hù)、免疫性疾病、抗病毒,以及輔助治療眼病、糖尿病的功能,實(shí)際上都是恢復(fù)肝功能的結(jié)果,是祛肝膽之熱的間接影響。在常用中藥中,能夠祛肝膽之熱的藥物很多,如青蒿、龍膽草、夏枯草等,根據(jù)不同的情況辯證使用,與之相比柳樹皮可能沒(méi)有排上號(hào)。柳樹皮的苦寒之性會(huì)傷及脾胃,中醫(yī)使用苦寒藥時(shí)一般會(huì)配伍生姜、大棗、甘草以避免其副作用。所以,在傳統(tǒng)中醫(yī)看來(lái),阿司匹林只是一味很普通的藥而已,并非什么“萬(wàn)能藥”,對(duì)阿司匹林開展如此多的研究實(shí)無(wú)必要。 四是現(xiàn)代醫(yī)藥界存在著“好藥荒”現(xiàn)象。盡管可用的現(xiàn)代藥物多達(dá)數(shù)千種,真正堪用的好藥卻實(shí)在太少了。有專家稱在人類4000多種常見病中,90%以上無(wú)藥可治;7000多種罕見病中,99%以上無(wú)藥可治(【138】,P008)。對(duì)退行性疾病和免疫性疾病,現(xiàn)代醫(yī)界可用的好藥就更少了,以至像格列衛(wèi)這種只能緩解而不能治愈慢粒白血病的藥物,已經(jīng)位列“神藥”級(jí)別了。由此也就不難理解為何阿司匹林竟然承載了如此多的治療功能。值得一提的是,對(duì)傳統(tǒng)中醫(yī)而言,無(wú)藥可治的病是很罕見的,多半只是不知治而已。 ● 現(xiàn)代的藥物設(shè)計(jì)往往剛開始就犯了方向性錯(cuò)誤 在現(xiàn)代藥物的研發(fā)設(shè)計(jì)中,一般會(huì)采用體外試驗(yàn)進(jìn)行早期篩選。體外試驗(yàn)的周期短、效率高、費(fèi)用低,可以測(cè)試藥物在作用部位與靶分子作用的機(jī)理,但其致命弱點(diǎn)是沒(méi)有考慮藥物在體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝的復(fù)雜過(guò)程,也沒(méi)有考慮人體可能對(duì)藥物作出的復(fù)雜反應(yīng)。實(shí)踐證明,有些化合物在體外試驗(yàn)有效而在體內(nèi)活性不佳,有些化合物在體外無(wú)活性而體內(nèi)活性很好(【128】,P005)。所以,如果對(duì)人體的運(yùn)行機(jī)理缺乏深刻的了解,藥物設(shè)計(jì)很容易在開始時(shí)就搞錯(cuò)方向。 20世紀(jì)60年代,美國(guó)NCI為找到治療腫瘤的有效藥物,對(duì)世界上35000種植物提取物進(jìn)行了活性評(píng)價(jià),其最大成就是發(fā)現(xiàn)了紫杉醇。紫杉醇被認(rèn)為是40年來(lái)發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀天然抗癌藥物之一,是植物中發(fā)現(xiàn)的優(yōu)秀抗癌藥物的杰出代表,已成為世界上公認(rèn)的廣譜、高效的抗癌藥物,被稱為“晚期癌癥的最后一道防線”。美國(guó)國(guó)立腫瘤研究所所長(zhǎng)Broder博士稱紫杉醇是繼阿霉素、順鉑之后十五年來(lái),人類與各種癌癥抗?fàn)幹携熜ё詈谩⒏弊饔米钚〉乃幬铩?992年12月,F(xiàn)DA批準(zhǔn)紫杉醇為晚期卵巢癌的治療藥物,上市當(dāng)年即創(chuàng)下了年銷2億多美元的業(yè)績(jī),第7年全球市場(chǎng)銷售額已突破10億美元。2006年紫杉醇注射劑的國(guó)際市場(chǎng)總銷售額已達(dá)37億美元,高居世界抗癌藥物之首。紫杉醇在抑制癌細(xì)胞分裂方面具有獨(dú)特的療效,已廣泛應(yīng)用于包括乳腺癌、肺癌、卵巢癌、卡波氏肉瘤在內(nèi)的多種腫瘤的治療,測(cè)試表明它對(duì)其他多種腫瘤也有潛在的療效,對(duì)乳腺癌、卵巢癌治療的治愈率達(dá)33%,有效率75%。紫杉醇還可用于治療若干種慢性炎癥性疾病,如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、牛皮廯、特應(yīng)性濕疹等(【135】,P21-22)、(【127】,P17-18)。 從傳統(tǒng)中醫(yī)的角度看,紫杉醇治療癌癥的效果并不突出,比之抗癌能力強(qiáng)的植物藥多了去。然而為什么在數(shù)萬(wàn)種植物提取物中,唯紫杉醇凸顯出來(lái)了呢?檢視紫杉醇的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,筆者發(fā)現(xiàn)了奧秘所在。 資料顯示,1963年兩位美國(guó)化學(xué)家做篩選實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)紫杉醇粗提物對(duì)離體培養(yǎng)的鼠腫瘤細(xì)胞有很高的活性,于是開始分離這種活性成分,1971年確定了其化學(xué)結(jié)構(gòu),命名為紫杉醇(【135】,P21-22)。 把對(duì)離體培養(yǎng)的鼠腫瘤細(xì)胞的活性作為抗癌藥物的入選標(biāo)準(zhǔn),等同于要求藥物能直接殺死癌細(xì)胞,這是對(duì)抗癌機(jī)理的狹隘理解。 中醫(yī)的實(shí)踐表明,能夠治療癌癥的植物藥是很多的,而且有多種不同的機(jī)理,只是這些藥物通常不直接殺死癌細(xì)胞,而是為人體的正常功能運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件,使抵抗癌癥的自愈機(jī)制恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)就可以了。 人體本身有殺死癌細(xì)胞或讓癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化為正常細(xì)胞的機(jī)制,而且每時(shí)每刻都在識(shí)別和清理癌細(xì)胞。一些微觀機(jī)制正在被科學(xué)界所認(rèn)識(shí)和揭示出來(lái),例如美國(guó)西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)新研究表明,人體每個(gè)細(xì)胞都有能啟動(dòng)癌細(xì)胞自我毀滅的代碼,一旦細(xì)胞內(nèi)部的“警衛(wèi)”意識(shí)到它正在變異為癌細(xì)胞,就會(huì)觸發(fā)代碼消滅變異細(xì)胞【140】。 我國(guó)民間某些地方,有用野南瓜和野梨樹的包瘤治療人體包塊腫瘤的實(shí)踐。野南瓜跟平常的南瓜不一樣,長(zhǎng)得很小,像是結(jié)在藤子上的一個(gè)個(gè)小瘤子;野鴨梨樹的樹干上天生長(zhǎng)滿了像瘤子一樣的包瘤。有的人長(zhǎng)了腫瘤包塊后,就會(huì)挖些野南瓜的根,加上2-3個(gè)野梨子樹的包瘤,再搞點(diǎn)瘦肉、排骨燉湯喝,一般連喝一兩個(gè)月人體的包塊就會(huì)散掉(【136】,P111-114)。結(jié)合中醫(yī)原理和現(xiàn)代的表觀遺傳學(xué)分析,可知植物瘤子能治人體瘤子的機(jī)理是把新鮮的氣血更多地調(diào)往腫瘤周圍,從而為腫瘤的自愈創(chuàng)造了條件。這種調(diào)度氣血就能治療腫瘤并不新鮮,如有人通過(guò)腹部按摩就治好了晚期胃癌,這很大程度也是疏通調(diào)度氣血的結(jié)果。 通過(guò)疏通調(diào)度氣血就可能治愈腫瘤癌癥,可知人體對(duì)癌癥是有強(qiáng)大自愈能力的,只是某些條件下自愈機(jī)制的運(yùn)轉(zhuǎn)可能出現(xiàn)了障礙。而用體外試驗(yàn)(離體試驗(yàn))進(jìn)行抗癌藥物的早期篩選,意味著不考慮人體自愈機(jī)制的運(yùn)轉(zhuǎn)。這種作法看似有合理性,其實(shí)是不科學(xué)的。因?yàn)槟切┰隗w外試驗(yàn)中能夠抑制或殺滅腫瘤細(xì)胞的藥物,通常更能夠抑制、殺滅正常細(xì)胞,這樣的藥物進(jìn)入人體后通常會(huì)被當(dāng)作毒物處理,而人體處理這些毒物會(huì)耗傷氣血,從而抑制其識(shí)別和處理癌細(xì)胞的功能。所以,那些能直接殺死癌細(xì)胞的藥物,除非能高度選擇性地攻擊癌細(xì)胞,否則反會(huì)阻礙癌癥治療而導(dǎo)致病情加重,化療的結(jié)果往往癌細(xì)胞擴(kuò)散就是很好的證明。 所以,在現(xiàn)代藥物的研發(fā)設(shè)計(jì)中如果對(duì)人體運(yùn)行機(jī)理考慮不周或一知半解,是很容易犯想當(dāng)然的方向性錯(cuò)誤的,這在抗癌藥物研發(fā)中相當(dāng)普遍,導(dǎo)致許多有癌癥治療效果的藥物被排除了,而入選藥物未必效果佳。 值得一提的是,由于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)界對(duì)人體運(yùn)行機(jī)理認(rèn)識(shí)不足,想當(dāng)然的方向性錯(cuò)誤在藥物研發(fā)中絕非偶然,而是相當(dāng)常見。 自20世紀(jì)90年代后出現(xiàn)了組合化學(xué)和高通量篩選兩大關(guān)鍵技術(shù)并廣泛應(yīng)用于新藥研發(fā)以來(lái),新藥研發(fā)的自信就有點(diǎn)過(guò)度膨脹了。往往是知其一不知其二,知其然不知其所以然,就想當(dāng)然或貿(mào)然地對(duì)人體進(jìn)行干預(yù)。 由此帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)可想而知。數(shù)十年來(lái),盡管歐美國(guó)家藥監(jiān)當(dāng)局在藥品審查上越來(lái)越嚴(yán),重大的醫(yī)藥事故仍然頻頻爆發(fā)??股亍⒖拐婢?、抗高血壓藥、抗腫瘤藥等被限制使用和退市者不勝枚舉,有些新藥上市僅幾個(gè)月就出現(xiàn)致患者死亡事件而被撤市。僅在2010年,就有輝瑞、葛蘭素史克、羅氏、雅培等大型制藥公司經(jīng)歷了藥物退市風(fēng)波,主要源于新藥的安全問(wèn)題(【130】,P37)。臨床實(shí)踐表明,絕大多數(shù)藥物在約1/3的患者中療效不佳,在約1/6的患者中發(fā)生不同程度的毒副反應(yīng)(【130】,P47)。而那些沒(méi)有及時(shí)、充分暴露的問(wèn)題或許更多。 在現(xiàn)代治療中應(yīng)用廣泛的他汀類降血脂藥物的研發(fā),是另一個(gè)想當(dāng)然的方向性錯(cuò)誤典型。 20世紀(jì)50~60年代,生化學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)HMG-CoA還原酶的功能是催化HMG-CoA轉(zhuǎn)化為MVA(合成膽固醇的關(guān)鍵中間體),抑制該酶的活性可以有效減少膽固醇的生物合成,進(jìn)而降低血漿膽固醇。于是自20世紀(jì)70年代開始,研究開發(fā)HMG-CoA還原酶抑制劑的他汀類藥物成為新的降血脂藥物的研究方向(【127】,P56-75),此后近半個(gè)世紀(jì)整個(gè)醫(yī)藥界都朝這個(gè)方向研發(fā)降血脂藥物,并最終研制出醫(yī)藥史上最暢銷的藥物阿伐他?。ㄉ唐访毫⑵胀祝?。 然而,這樣降血脂是有問(wèn)題的。運(yùn)用中醫(yī)原理分析脂肪和膽固醇的作用,可知其屬于“陰精”的范疇,尤其與腎陰、肝陰的關(guān)系密切。 大腦和神經(jīng)系統(tǒng)在中醫(yī)屬于腎系統(tǒng)的范疇。人類大腦70%以上由脂肪構(gòu)成,腦和神經(jīng)組織的膽固醇含量占全身膽固醇總量的1/4(【141】,P136),由此可知大腦需要脂肪和膽固醇的供養(yǎng)。中醫(yī)謂肝腎同源,腎系統(tǒng)屬先天,脾胃屬后天,先天需要后天的供養(yǎng)。成年人除腦組織及成熟紅細(xì)胞外,其他組織均可合成膽固醇,肝臟是膽固醇合成的主要場(chǎng)所,其合成量占總量的70%~80%。內(nèi)臟中肝臟的膽固醇含量最高,腎上腺含膽固醇也特別高。由此推斷,肝腎同源、后天供養(yǎng)先天與脂肪、膽固醇有著密切關(guān)聯(lián)。如果人體的脂肪、膽固醇攝入嚴(yán)重不足,或肝功能出現(xiàn)障礙,大腦的發(fā)育、運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)體調(diào)節(jié)會(huì)受到最直接的影響。 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,脂肪在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)中起著重要的作用,某些維生素,尤其是維生素A、維生素D、維生素E和維生素K需要脂肪才被人體有效吸收。缺乏這些維生素與大腦疾病和許多其他疾病有關(guān)聯(lián)。例如,缺乏維生素K人體無(wú)法在受傷的時(shí)候形成血塊、可能導(dǎo)致自發(fā)性出血,還會(huì)影響增加老年癡呆和黃斑變性的風(fēng)險(xiǎn);缺乏維生素A可能影響大腦發(fā)育、導(dǎo)致失明和易受感染;缺乏維生素D會(huì)使精神分裂癥、阿爾茨海默癥、帕金森氏病、抑郁癥和Ⅰ型糖尿病等慢性病風(fēng)險(xiǎn)增高(【139】,P60-61)。 被李可老中醫(yī)奉為張仲景第二的彭子益先生,在其著作《圓運(yùn)動(dòng)的古中醫(yī)學(xué)》里指出,豬油大補(bǔ)腎陰。中醫(yī)有味藥叫柏子仁,治癲狂有特效,原理就是柏子仁富含油脂且入肝經(jīng),能使肝木得到滋養(yǎng)進(jìn)而滋養(yǎng)大腦,且能潤(rùn)通腸腑舒緩肝部壓力。這些都提示了腎陰、肝陰與脂肪的關(guān)聯(lián)。 目前,有西醫(yī)人士也認(rèn)識(shí)到脂肪是大腦的超級(jí)燃料,開始推薦以脂肪為基礎(chǔ)的飲食方式來(lái)治療各種神經(jīng)退行性疾病,甚至飽和脂肪酸的功能也得到了平反。研究表明,人的肺、心臟、骨骼、肝臟和免疫系統(tǒng)均由飽和脂肪酸參與構(gòu)成和執(zhí)行功能;細(xì)胞膜中50%是由飽和脂肪酸構(gòu)成的;在肺中,一種特定的飽和脂肪酸(16-棕櫚酸)產(chǎn)生表面活性劑使肺泡能夠張開,否則肺泡表面可能黏在一起使人無(wú)法呼吸;心臟肌肉細(xì)胞偏好一種飽和脂肪酸的滋養(yǎng);骨骼需要飽和脂肪酸才能有效地吸收鈣;飽和脂肪酸還幫助肝臟清除脂肪和保護(hù)人體不受毒素的危害,免疫系統(tǒng)的白細(xì)胞識(shí)別、殺滅入侵的細(xì)菌,對(duì)抗腫瘤的能力在一定程度上有賴于飽和脂肪;人體內(nèi)分泌細(xì)胞也依賴于飽和脂肪酸來(lái)交流需要分泌某些激素的信息,其中包括胰島素(【139】,P62)。 所以,過(guò)度限制脂肪和膽固醇的攝入是有問(wèn)題的,用藥物手段抑制膽固醇合成更是方向性的錯(cuò)誤。研究表明,他汀類藥物會(huì)使肝臟制造膽固醇的能力受損,進(jìn)而可能引發(fā)腦功能失調(diào)和腦部疾病,包括記憶力衰退、阿爾茲海默癥、抑郁癥等,還會(huì)導(dǎo)致肝臟損傷、消化問(wèn)題、糖尿病風(fēng)險(xiǎn)、某些癌癥和心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)上升等諸多副作用(【147】,P64-69)。 在現(xiàn)代醫(yī)藥的研發(fā)中,這樣的方向性錯(cuò)誤是很常見的,其根源在于對(duì)人體運(yùn)行機(jī)理認(rèn)識(shí)不足,更沒(méi)有認(rèn)識(shí)到人體才是治療疾病最專業(yè)的醫(yī)生,在疾病治療中需要的是支持而不是越粗代庖。中醫(yī)在許多疑難疾病的治療中,往往只是采取補(bǔ)益、調(diào)度氣血的傻瓜式操作,就能達(dá)到神奇的治療效果。相比之下,那些直接干預(yù)人體代謝和機(jī)能運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)代藥物治療,就好比本該為彈盡糧絕的專業(yè)軍隊(duì)運(yùn)送補(bǔ)給物資的民工隊(duì)伍,扔掉了物資而拿起扁擔(dān)替軍隊(duì)打仗一樣,往往好心辦了壞事。 ● 缺乏藥物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),是現(xiàn)代藥物開發(fā)的硬傷 現(xiàn)代藥物研發(fā)的種種盲目和苦逼,直接原因是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)缺失惹的禍。 例如,有種苦逼叫做高通量篩選(HTS),這基本是一種大海撈針式的操作。典型的高通量篩選通常是在有數(shù)十萬(wàn)乃至一兩百萬(wàn)個(gè)化合物的小分子庫(kù)中篩選,目的是測(cè)定藥物對(duì)特定的酶或受體的特異性和選擇性。每次篩選只針對(duì)潛在的新靶標(biāo)篩選出有特定作用機(jī)制的活性化合物,而其他機(jī)制的活性化合物可能漏掉。當(dāng)發(fā)現(xiàn)另一個(gè)活性篩選方法,化合物庫(kù)再被篩選一次,如此重復(fù)。 借助自動(dòng)化操作,目前已經(jīng)具備日測(cè)1萬(wàn)個(gè)樣品的能力,使短期內(nèi)篩選巨大化合物庫(kù)成為可能,工業(yè)化篩選每6個(gè)月可輪回一次(【130】,P81)。由于不斷試錯(cuò)的成本太高,越來(lái)越多藥物研發(fā)企業(yè)開始引入人工智能開發(fā)虛擬篩選技術(shù),以取代或增強(qiáng)傳統(tǒng)的高通量篩選過(guò)程,減少新藥研發(fā)的時(shí)間和人力、物力的投入。然而,到目前為止并沒(méi)有提高藥物開發(fā)的成功率。這也并不奇怪,有專家表示,理論上小分子藥物的種類可達(dá)到1060左右【126】,也就是說(shuō)即便所篩選的化合物種類達(dá)到了1萬(wàn)億個(gè),過(guò)篩比例也不到百萬(wàn)億分之一,這就好比盲人摸象費(fèi)盡力氣也只是摸到了一根象毛,想以此推斷大象的長(zhǎng)相,成功的概率自然是微乎其微。 隨著人類基因組和蛋白質(zhì)組計(jì)劃的實(shí)施,越來(lái)越多的功能蛋白被發(fā)現(xiàn)。據(jù)估計(jì),10%~15%的人類蛋白質(zhì)與疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān),而現(xiàn)有的藥物僅作用于大約2%的人類蛋白質(zhì)(【128】,P4)。這意味著至少有80%以上的潛在靶點(diǎn)尚未被人類識(shí)別和認(rèn)識(shí),也意味著對(duì)于篩選出的候選化合物,至少有80%的潛在副作用是無(wú)法預(yù)測(cè)和防范的。 由此看來(lái),現(xiàn)代藥物研發(fā)充滿了盲目性,即便有大數(shù)據(jù)分析和虛擬篩選技術(shù)的支持,成功的概率也難以有效提高。 這種盲目性不止存在于候選化合物的篩選中,也存在于先導(dǎo)化合物和原型藥物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化中。所謂先導(dǎo)化合物,是指經(jīng)過(guò)篩選或運(yùn)用其他方法得到的有某種生物活性的新結(jié)構(gòu)化合物;所謂原型藥物,是指針對(duì)某一特定靶點(diǎn)在一些疾病的治療上有突破性的藥物,也叫首創(chuàng)類藥物。先導(dǎo)化合物和原型藥物往往在藥效學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)或者毒理學(xué)性質(zhì)方面有缺陷,因而要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性優(yōu)化,所用到的方法包括基團(tuán)替換、基團(tuán)添加、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、骨架躍遷、分子雜交、構(gòu)象限制等等,這些似乎很“高大尚”的設(shè)計(jì)并無(wú)理論和標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo),而主要靠經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)。 藥物結(jié)構(gòu)優(yōu)化的評(píng)價(jià)參數(shù)包括生物活性、理化性質(zhì)、藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、毒理學(xué)性質(zhì)等,其充滿了籠統(tǒng)、可疑的特征。比如,衡量理化性質(zhì)的類藥五原則(RO5)只是一個(gè)籠統(tǒng)的參考規(guī)則;評(píng)價(jià)藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)常用的半衰期、血漿蛋白結(jié)合率指標(biāo)可能帶來(lái)錯(cuò)誤的導(dǎo)向;過(guò)高的生物活性效應(yīng)有增加毒性和不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn);早期毒性評(píng)價(jià)的常用方法局限性很大。 由于缺乏設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)代藥物學(xué)家對(duì)藥物結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)那是相當(dāng)?shù)厝涡浴@?,各種隨性的基團(tuán)替換替換令人眼花繚亂,用碳原子替換硅原子、用氯原子替換氫原子、用氧或硫替換亞甲基、用三氟甲基替換甲基、用羥基與氨基互換、將氧氮硫原子等相互替換等等。又如在藥物骨架設(shè)計(jì)中,經(jīng)常為了規(guī)避知識(shí)產(chǎn)權(quán)或便于合成而隨意更換藥物骨架。為了規(guī)避分子量限制和合成困難,還經(jīng)常采取結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、構(gòu)想限制的策略,例如將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然鎮(zhèn)痛藥嗎啡變換花樣地各種簡(jiǎn)化,得到諸如嗎啡喃類、苯嗎喃類、哌啶類、氨基酮類等合成鎮(zhèn)痛藥。 這些任我行式的探索隱含著巨大風(fēng)險(xiǎn)。例如,將天然他汀類藥物更換骨架后得到的西立伐他汀會(huì)產(chǎn)生致命的橫紋肌溶解,于2001年退出市場(chǎng)(【128】,P117)。許多藥物學(xué)家們愛玩用F與H替換以增強(qiáng)藥物與作用靶點(diǎn)的相互作用,然而C-F鍵非常穩(wěn)定而可能產(chǎn)生意想不到的副作用,如將尿嘧啶分子中的H原子用F原子替換后,由于C-F鍵過(guò)于穩(wěn)定而會(huì)使胸腺嘧啶合成酶(TS)失活,從而抑制DNA合成(【128】,P23)。 候選藥物從篩選到進(jìn)入臨床試驗(yàn)前的各種設(shè)計(jì)和優(yōu)化,核心是為了提高成藥性條件,即產(chǎn)生藥效的條件。然而,如果考慮人體的運(yùn)作,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)可能犯了不少方向性錯(cuò)誤。例如,在藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)中,那些半衰期短、血漿蛋白結(jié)合率指標(biāo)低的藥物通常會(huì)被淘汰,這其實(shí)是站在化學(xué)角度而不是人體角度作出的評(píng)價(jià)。站在人體角度看,那些半衰期短的藥物多是人體容易代謝和利用的藥物,因而可能是藥效好而副作用小的藥物;而那些血漿蛋白結(jié)合率指標(biāo)低的藥物可能是更為安全的藥物。 20世紀(jì)70-80年代之前,除了抗生素之外,新藥的發(fā)現(xiàn)主要依靠動(dòng)物模型;隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,現(xiàn)代醫(yī)藥界開始利用基于酶或受體的分析來(lái)測(cè)定藥物的特異性和選擇性。這里也隱含著風(fēng)險(xiǎn),因?yàn)槿梭w的設(shè)計(jì)中很可能暗含了這樣的安排,即與細(xì)胞膜受體發(fā)生作用的主要是內(nèi)部調(diào)節(jié)用的內(nèi)源性分泌物,如激素等;而外源性生物大分子藥物多是以胞吞作用攝入細(xì)胞內(nèi)后處理的,如此可使機(jī)體的運(yùn)作有序和更有效地保證細(xì)胞的安全。倘若人體真是如此設(shè)計(jì),那么基于酶或受體的藥物設(shè)計(jì)無(wú)疑會(huì)對(duì)人體的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)系統(tǒng)造成干擾。 這種擔(dān)憂不無(wú)依據(jù)?,F(xiàn)代研究表明,藥物一般以非離子化的形式被機(jī)體吸收,通過(guò)生物膜進(jìn)入細(xì)胞后才解離成離子形式與靶標(biāo)作用。例如,弱酸性阿司匹林和巴比妥類藥物,在酸性的胃液中幾乎不解離,完全以非離子形式存在,其容易在胃中吸收;弱堿性藥物奎寧和地西,在胃中幾乎全部呈離子形式,很難吸收,而在腸道弱堿性環(huán)境中,以非離子形式存在,容易被吸收(【128】,P275-276)。 這樣的吸收機(jī)制很可能是基于安全的考慮,就好比對(duì)小分子物質(zhì)進(jìn)行包裝運(yùn)輸,到了細(xì)胞內(nèi)部才拆開包裝進(jìn)行處理,如此可避免有害的小分子物質(zhì)四處流散,像化工原料泄露一樣造成內(nèi)環(huán)境污染和對(duì)組織細(xì)胞的傷害。由此推測(cè),人體設(shè)計(jì)出種類繁多的生物大分子,除精準(zhǔn)識(shí)別的需要外,很可能也是安全運(yùn)輸小分子物質(zhì)的包裝需要,如同我們運(yùn)送危險(xiǎn)品都要作特殊的包裝處理一樣。在現(xiàn)代的藥物研發(fā)中,顯然沒(méi)有考慮將小分子藥物進(jìn)行打包的操作,也欠缺這方面的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 在現(xiàn)代藥物設(shè)計(jì)實(shí)踐中積累形成的一些經(jīng)驗(yàn)性規(guī)則,如類藥五原則、片段三規(guī)則、Verber規(guī)則等,主要是基于統(tǒng)計(jì)概率得出的,科學(xué)性、權(quán)威性不足而局限性很大,與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差距甚遠(yuǎn)。 例如,類藥五原則只是產(chǎn)生藥效的條件,即所謂的成藥性條件,且不是充分必要條件,只是符合此原則者成藥概率相對(duì)較高而已,很多天然藥物尤其是來(lái)自植物的天然藥物并不符合此原則。有人對(duì)醫(yī)學(xué)雜志J.Med.Chem.自1959年創(chuàng)刊到2009年50年間發(fā)表的40萬(wàn)個(gè)化合物作了分析,發(fā)現(xiàn)其物化性質(zhì)已很大程度超出了類藥五原則的范圍,如分子變大、分子量增加、分子結(jié)構(gòu)變復(fù)雜、化合物親脂性增加、有更多的氫鍵供體和受體等(【127】,P003)。類藥五原則要求候選藥物的分子量M≤500,實(shí)際上分子量大于500的藥物也很常見。2005年,有人分析了1791個(gè)在1937~1997年間批準(zhǔn)上市的合成口服藥物的理化性質(zhì),發(fā)現(xiàn)上市口服藥物的M值有增加趨勢(shì),1937-1951年間,僅7個(gè)藥物的M>500,而在1983-1997年間,M>500的藥物有32個(gè)(【128】,P254-255)。 此外,經(jīng)驗(yàn)性規(guī)則之間也并不是統(tǒng)一的。例如“片段3規(guī)則”要求分子量低于300,氫鍵的給體或接受體不多于3個(gè),lgP值低于3,這些要求與類藥五原則中的相關(guān)要求有明顯的差異。 總之,由于缺乏設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)的理論指引,現(xiàn)代藥物設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出野蠻生長(zhǎng)的狀態(tài),充斥著盲目、混亂和風(fēng)險(xiǎn)難以估量的危險(xiǎn)操作。 也許在一些藥物學(xué)家們看來(lái),沒(méi)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也是極好的,可以帶來(lái)科學(xué)探索的空間和樂(lè)趣。只是那無(wú)數(shù)的患者,只好尊享“小白鼠”待遇,悲催地為”科學(xué)研究“獻(xiàn)身了。 有人或許會(huì)說(shuō),沒(méi)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)我們可以建立啊,通過(guò)大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的積累,遲早可以建立起藥物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這里且不說(shuō)人體運(yùn)作的復(fù)雜性和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)界對(duì)人體運(yùn)作機(jī)理的認(rèn)識(shí)局限性,也不說(shuō)建立藥物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的巨大工作量和難度,包括開展大量對(duì)照試驗(yàn)所要付出的時(shí)間、金錢成本和患者生命健康代價(jià),單是如何確保標(biāo)準(zhǔn)可用就是個(gè)巨大的障礙。 在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,標(biāo)準(zhǔn)的可用性由制定標(biāo)準(zhǔn)的人說(shuō)了算。然而在藥物設(shè)計(jì)上,標(biāo)準(zhǔn)的可用性最終是由人體說(shuō)了算。那些任意發(fā)揮的藥物學(xué)家們倘若有一天看懂了中醫(yī)的醫(yī)理和藥理,或會(huì)驚出一身冷汗,原來(lái)天然藥物竟然是有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的,甚至整個(gè)生物系統(tǒng)都遵循著某種統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這意味著人工設(shè)計(jì)的藥物只能遵照大自然標(biāo)準(zhǔn)而不能擅自改變,稍有偏離就可能導(dǎo)致高度專一性的酶系統(tǒng)不能匹配而無(wú)法代謝,進(jìn)而造成內(nèi)分泌紊亂和肝腎損傷等副作用。 (未完待續(xù)) 聲明:本文中插入的圖片均來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)中公開的百度圖片或以其為基礎(chǔ)加工而成的。 |
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