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从中药中寻找先导化合物的方法(写于2003年）
过去的100年里，药物创新取得了巨大成就，极大的改变了人们的生活面貌，但在新世纪也面对不少挑战。首先，全球药物研发费用由1990年的200亿美元增至2000年的500亿美元，而过去20年内每年上市的药物并没有增多(1)。其次，目前估计疾病的药物靶点约有2000－5000个，其中有上市药物的靶点约500个(2)。由于每年针对新靶点的上市新药屈指可数，可能需要上千年才能完成蛋白组水平上的药物创新。因此，提高药物发现的效率并降低成本是迫在眉睫的。中医药是中华民族数千年临床经验的积累，利用现代技术手段从中药中寻找先导化合物，也许有事半功倍的效果。
一、筛选药物先导化合物的两种方法：
寻找先导化合物的方法有两种，一是以能否影响药物靶点功能为指标，即活性筛选，二是以能否与药物靶点结合为指标，可称为亲和筛选。
活性筛选可以利用96孔以上的酶标板，大量检测化合物库，称为高通量筛选。这是目前筛选新药的主要手段，已经发现了一些先导化合物，其中STI-571已经上市（诺华公司）。目前高通量筛选已经发展到超高通量，反应体系从200ul降至200nl，甚至更少，单分子检测技术已经用于高通量筛选(3)。我们寻找的是有功能的化合物，所以活性筛选是筛选药物的基本方法。但应用这种方法于中药筛选上有两个困难：一是国外筛选的化合物一般是结构清楚的单体和几个单体组成的混合物，它们对于筛选模型的影响甚小。而中药提取物是由成千上万个结构不明的化合物组成，它们对于筛选模型的影响是难以估量的。如对酶活性的影响可能是影响了酶，或影响了底物，或影响了缓冲液，或干扰了检测体系。二是即使有了明确的阳性结果，从成千上万个化合物中把起作用的成分分离出来是非常困难的。
亲和筛选分为两种（4），一种是修饰药物靶点，使之能固定在载体上，即亲和层析。修饰方式分为共价与非共价两种，共价修饰使靶点与载体成为一个分子，对靶点的构象影响较大，而构象是亲和的基础，所以多采用非共价修饰。生物素--链霉亲和素体系经常被亲和筛选选用，使用这种方法能够从大量提取物中找到有亲和力的分子，但缺陷是：1，对于部分靶点，标记后会改变构象，如生物素标记的碱性磷酸酶的活性下降了70％。2，药物靶点与载体的结合可能会掩盖部分集团，使得该集团失去与筛选化合物结合的机会，造成假阴性。3，化合物识别的不只是靶点，而是链霉亲和素－生物素－靶点或链霉亲和素－融合蛋白复合物，容易产生假阳性。北大化学学院用这种方法已经得到了几个先导化合物（5）。
亲和筛选的另一种方法是不修饰靶点，在靶点溶液中加入多个化合物（如中药提取物），温浴后经超滤或凝胶过滤把形成的靶点－化合物复合物与未结合的化合物分开，然后使靶点变性，将结合的化合物游离出来，由液质联用或亲和质谱鉴定Devil，也可以再经超滤或凝胶过滤分离，回收化合物，鉴定、测活。使靶点变性的方法有化学的，如改变pH、加变性剂，或物理的，如温度、超声波、剧烈搅拌等，可根据不同靶点选用。这种方法的缺点是：1，对靶点蛋白的纯度要求较高。2，超滤或凝胶过滤过程中，亲和力弱的化合物会与靶点蛋白分离。
一个酶在一个细胞内可以有几个、几十个同源类似物，在机体内可以有上百个，所以得到一个酶的抑制剂不难，但得到其特异性的抑制剂却很难。同组酶的活性集团有共同的结构，所以一个特异性抑制剂除了能与酶的活性集团结合外，还要能与非活性集团结合。活性筛选不能判断一个小分子能否与酶的非活性集团结合，这时候亲和筛选的优势就显示出来了。
对中药筛选而言，理想中的筛选方法是既能把方剂中的有效成分分离出来，又能把有效成分作用的靶蛋白或靶基因分离出来。这是一个相互钓取的过程，只有亲和方法才能做到这点。
活性筛选是筛选药物的基本方法，而亲和筛选在筛选中药上有独特的优势。从中药中寻找药物先导化合物的方法应该是两者的结合。
二、筛选药物的新技术：
技术进步使核磁共振、X射线晶体衍射既能确定结构，又能筛选药物。
一维核磁共振可以确定化合物能否与蛋白质结合(7)：
二维核磁共振既能确定化合物能否与蛋白质结合，又能够优化结构：在两个弱结合力小分子的基础上得到一个高结合力的分子。
目前，X线衍射能够从6－8个化合物中确定能否与蛋白质结合Musical Note。核磁共振和X射线晶体衍射已经用于化合物库的筛选，尚有难度用于更为复杂的中药提取物筛选。而且核磁共振和X射线晶体衍射仅能确定能否结合，不能把结合的分子分离出来,所以尚不能用于中药的初筛。寻找先导化合物的目的是为下一步的结构优化提供素材，结构优化需要对先导化合物与其靶点的复合物构象有充分的了解，因此在药物筛选过程中尽可能早的使用核磁共振或X射线晶体衍射将会加快筛选的进程。
结语：目前我们的药物创新能力还很低，从传统中医药入手，选择合适的方法和技术，也许能使我们尽快赶上世界领先水平。
