心血管疾病,包括影响心脏、血管和血液的疾病,是人类死亡的主要原因之一。与肿瘤学、神经学和其他主要医学领域的药物开发相比,新的心血管药物一直在减少。这让我们不禁发出疑问:敢问心血管药物路在何方?
提到药物开发策略,药物再利用一直是重点研究方向。药物再利用(也称为药物重新定位)是指发现已批准、已废弃或正在研究的药物在原适应症范围之外的新应用的策略。虽然药物再利用很难扭转心血管药物数量的下降趋势(在年至年的3年里只有4个新的医疗实体被批准用于心血管疾病,而用于癌症的则有49个),但这种方法可能会降低新药的成本。
药物再利用的方法可细分为计算方法和实验方法。计算方法包括:特征匹配、分子对接、基因关联、通路映射、回顾临床分析和新的数据资源方法;实验方法包括:结合测定法鉴定相关靶标相互作用和表型筛选。
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药物再利用的方法(图片来源NatureReviews
Drugdiscovery)
而重新利用药物的前提是,药物具有超出其已知作用机制的多效性作用。药物与疾病的匹配不仅取决于已知的药物靶标相互作用,还取决于其对多个基因、mRNA和蛋白质的不同影响。
系统性药物再利用
大规模基因组、蛋白质组学、转录组学和功能筛选技术的建立大大提高了系统识别现有药物新应用的能力。下面我们简单叙述一下几种常见的药物再利用策略。
副作用曲线关联
常见的药物再利用策略之一是将一种药物的有益副作用与另一种情况下的预期结果联系起来。心血管领域的一个例子是在冠状动脉疾病和心肌梗死的情况下使用阿司匹林来减少血小板聚集,而阿司匹林最初并未被使用于这方面。
另一种策略是使用一体化医学语言系统(UMLS)将有益的副作用与新的适应症相匹配。大型监管数据库,如FDA不良事件报告系统(FAERS)、EMAEudraVigilance和世界卫生组织VigiBase,将是该领域进一步探索的巨大资源。
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UMLS(图片来源:NIH)
全基因组关联
人类基因组的完整测序使得基因组序列与表型特征和疾病联系起来成为可能,也为药物的重新利用提供了机会。
全基因组关联研究(GWAS)通过评估连锁不平衡将整个基因组的单核苷酸多态性与性状联系起来。与孟德尔遗传研究不同,孟德尔遗传研究识别的是具有较大效应量的罕见变异,GWAS是利用大群体人群将效应量相对较小的常见遗传变异与性状联系起来。但小的效应量并不一定意味着针对相应蛋白质的药物疗效低。例如,他汀类药物是非常有效的,而HMGCR(编码被他汀类药物抑制的蛋白)中单核苷酸多态性的效应量相当小。理论上通过GWAS识别的基因,可以匹配药物的新靶点。
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GWAS流程图(图片来源: