新药的研发涉及多维空间中的分子操作,要求药物分子具备良好的安全性、较低的毒性、较佳的治疗窗口,以及无潜在毒性。此外药物还需具备良好的药学性质,例如类药性、过膜性、水溶性、离解性、分配系数和分布系数、极性表面积以及化学稳定性等。
通常药物分子应具有类药性和成药性。类药性指的是理想药物应具备的理化性质(如相对分子质量、脂水分配系数等)和结构特征(如环结构、可旋转键数目等)的综合反映。它是对苗头物或先导物结构的基本要求,是指化合物与已知药物的相似性。具有类药性的化合物虽非药物,但有成为药物的潜力,被称为类药性分子或药物类似物分子。在药物研发中,类药性研究有助于降低研发风险,通过评估类药性过滤出有潜在失败倾向的化合物,节约后续合成和筛选的资源。
类药性评估在构建化合物库时发挥着关键作用,其主要采用的方法有排除法和模拟已知药物的特性。化合物样品是药物筛选和发现的物质基础,它们主要来源于合成途径以及从天然植物中提取的化合物。
成药性则指药物具有足以使活性化合物进入I期临床试验的ADME性质和安全性质,包括物理化学性质、生物化学性质、药代动力学性质和毒副作用。成药性是先导物优化和候选药物的目标,是指进行了初步药效学研究、药代动力学特性和安全性的早期评价,具有开发为药物潜能的特性。药物的成药性与分子结构密切相关,化学结构决定药物的物化性质、生化性质、代谢性质、毒理学性质和药效学性质。
药物的物化性质涉及药物与物理性介质的相互作用,包括分子量、分子形状、pKa、氢键供体、氢键接受体、极性表面积、可旋转键、化学反应性、物理形态、水溶性、脂溶性、分配性、离解性等。例如,分配系数的对数(LogP)是衡量化合物亲脂性的标准,也是口服吸收度的重要参数,因其影响化合物的细胞膜通透性,包括肠道吸收膜。化合物亲水性若太高(LogP<0)则不能通过膜,而亲脂性太高(LogP>5)则不能溶解于生理溶液中,从而不能被运输到靶部位的细胞中。
药物的生化性质是化合物在离体细胞或无细胞的生物介质中的表现行为,是与生物介质发生相互作用的结果,包括药物I相代谢作用、药物II相代谢作用、药物与血浆蛋白结合、药物与组织结合、药物与转运蛋白结合(细胞摄入)和药物与糖蛋白P-glycoprotein结合(细胞外排)等。
药物代谢性质是药物被机体作用的表现,包括生物利用度、半衰期、清除率、血浆蛋白结合和药物-药物相互作用等。“ADME”指机体对外源化学物的吸收(absorption)、分布(distribution)、代谢(metabolism)及排泄(excretion)过程。外源化学物质的代谢和排泄合称为消除,吸收、分布、代谢和排泄的过程可能同时发生。药物在体内的吸收、分布及排泄的过程称为药物转运(transportation of drug)。
药物的毒副作用是药物对机体非靶标作用的表现,包括非靶标(off-target)不良反应、作用于遗传基因(致癌、致畸、致突变)、作用于CYP450(底物、抑制剂、诱导剂、毒性、药物-药物相互作用)以及代谢产物引起的毒性等。药物的毒副作用是伴随着药效作用的负面表现。
除了良好的代谢稳定性和药效学性质,药物还应具有易得性,如成本低、环境友好等。
那么,对于小核酸药物来说,成药性研究需要注意哪些事项呢?
首先,我们来看一下小核酸药物在成药性方面面临的挑战有哪些:
(1)给药途径选择:目前最为常见的是静脉注射;
(2)组织、血管及细胞屏障等,都在一定程度上阻碍或限制了核酸药物进入细胞;
(3)小核酸药物易被机体降解和清除;
(4)机体免疫细胞对小核酸药物的破坏作用;
(5)脱靶并产生副作用;
(6)易诱导免疫反应。
小核酸药物成药性必须具备哪些特点?
(1)对靶点的有效性、特异性;
(2)安全性:无或少的脱靶或毒性作用;
(3)具有稳定的结构和理想的半衰期;
(4)无或少的诱导免疫系统,因此需要尽量去除;
(5)在临床上一定要具有目标性,即以临床需求作为首要出发点。
小核酸抗体偶联药物(AOC)成药性的必备原则:
(1)必须保留抗体和小核酸各自的靶向性和有效性;
(2)必须保持结构的稳定性,以递送小核酸的靶向特异性;
(3)必须保持内吞作用,内化后的小核酸需要发挥作用;
(4)必须降低或消除脱靶或副作用,减少或避免产生免疫反应。
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