传统的新药发现的流程大致为:靶点的发现、筛选先导化合物并进行结构优化、候选化合物进行细胞和动物实验、以及临床前和临床I、II、III期研究后上市,此过程耗时长、成本高,一般需要10-15年,且需要10-20亿。而老药新用一般是利用前期研究的药物,因此安全性、有效性以及给药方式基本都比较清晰明了,因此老药新用不仅能够降低成本、节约时间、还能提高研发的成功率(图1)[1],但同时也存在一些问题,诸如:专利风险、缺乏投资。
图1、传统的药物发现和老药新用的流程图
药物发现史上,许多老药新用大都是临床医生偶然发现的,例如解酒药双唑仑用来抗癌、降糖药二甲双胍用来抗衰老和抗癌、毒药砒霜用来抗癌、沙利度胺用于治疗多发性骨髓瘤等等。随着高通量筛选技术、计算机辅助药物设计、组学的发展,老药新用迎来了发展的新时代。
常见的老药新用研发方法主要分为两大类:计算机辅助的方法以及实验的方法,其中依赖实验的方法主要有亲和力实验寻找药物作用的新靶点,例如Cellular ThermostabilityAssay (CETSA);以及表型筛选,通过筛选药物寻找新的适应症。而利用计算机辅助的老药新用主要分为六大类:分子对接;遗传相关性;信号通路网络图;回顾分析临床数据;新型数据资源以及药物特征匹配等(图2)[2]。
2012-2017仅这五年内FDA就批准的170个老药新用,其中有60%的是将老药用于治疗新的适应症,而40%的用来治疗同一适应症(图3)[3]。这表明老药新用在药物发现中占有重要的作用。
图3、近几年来老药新用的统计模式图
目前通过合理设计实现老药新用的成功的案例有许多,早到上世纪六十年代,由密执安癌症研究所Jerome P. Horwitz研发的用于抗肿瘤小分子齐多夫定(zidovudine),一种胸腺嘧啶的叠氮类似物,由于在动物模型上无效后被放弃,1985年Samuel Broder发现齐多夫定可以抑制HIV的逆转录酶进而阻止HIV病毒的复制,且后续临床实验效果很好,两年后成为FDA批准的第一个用来治疗艾滋病的药物。
此外还有许多,如选择性COX-2抑制剂塞来昔布(Celecoxib)是非甾体类抗炎药的一种,在2000年被批准用于治疗家族性腺瘤性息肉病。还有许多成功的案例如图4所示[2]:
尽管老药新用过程中面临着一些问题:专利、投资风险等问题,但无疑老药新用是对传统药物发现方式的补充,且能够使得许多被废弃的药物重新发挥功能,这也为罕见病的治疗带来了希望,老药新用这一新药开发方式对人类疾病治疗提供了强有力的支撑。
[1] Parvathaneni V.Drug repurposing: a promising tool to accelerate the drug discovery process.Drug Discov Today. 2019 Oct;24(10):2076-2085.
[2]PushpakomS, Pirmohamed M. Drug repurposing: progress, challenges and recommendations.Nat Rev Drug Discov. 2019 Jan;18(1):41-58.
[3]PolamreddyP, Gattu N. The drug repurposing landscape from 2012 to 2017: evolution,challenges, and possible solutions. Drug Discov Today. 2019Mar;24(3):789-795.
[4]Mullard A. The drug-maker's guide to thegalaxy. Nature. 2017 Sep 26;549(7673):445-447
[5]Nosengo, N. Can youteach old drugs new tricks? Nature.534, 314–316 (2016).
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