PDD药筛平台如何孕育创新成果?一文解析阿基孚的研发路径
从神农尝百草到靶向药物的研发,人类的药物探索历程漫长且曲折,凝结了无数宝贵经验与智慧。
在传统医学中,药物通常是通过观察其对疾病表型的治疗效果而发现的。随着20世纪80年代分子生物学革命的到来,和2003年人类基因组测序的完成,药物研发的主流策略逐渐转向“以靶找药”。
在此期间,DNA测序、基因组学、高通量筛选、计算机辅助药物设计、X射线晶体学和计算化学等关键技术,相继涌现并得到广泛应用,更是显著提升了活性分子的筛选效率。
然而,随着已知药物靶点的逐渐饱和,以及研发成本的指数级增长,新药研发变得愈发艰难,甚至面临“倒摩尔定律”(Eroom’s Law):自1950年至2010年,每10亿美元研发费用对应的FDA批准新药数量每九年下降约一半。也就是说,开发一种新药的成本,每9年翻一番。
面对这一困境,研究人员积极探索多元化药物设计方法,一方面借助人工智能等前沿技术优化药物研发流程,另一方面也重新审视传统的表型驱动药物发现策略。这一趋势正在为药物研发领域注入创新活力。
药物研发通常遵循两种路径。基于靶点的药物发现(TDD,Target-based drug discovery)从明确的疾病相关靶点出发,针对性设计大分子或小分子药物;
基于表型的药物发现(PDD,Phenotypic drug discovery)则通过观察和分析细胞或生物体在化合物作用下的表型变化,来识别潜在药物。
▲a为TDD逻辑,b为PDD逻辑
过去30多年里,TDD一直是制药行业中首创新药的主要发现方式,尤其在肿瘤靶向治疗中成果显著。
许多针对基因突变、精准打击病灶的靶向药物,为大众所熟知,比如用于治疗慢性髓性白血病的伊马替尼,用于HER2阳性乳腺癌的曲妥珠单抗 ,以及用于治疗EGFR突变非小细胞肺癌的厄洛替尼、吉非替尼等药物,都极大改善了许多癌症患者的生存预后。
然而,有许多疾病的靶点并不明确,往往是多因素引发或者系统失调的结果,不适宜通过传统的“一疾病,一靶点”思路解决。
比如临床中常见的胰岛素抵抗,涉及多种机制,包括代谢紊乱、炎症、肠道菌群失调等,不是单一靶点能解决的;
再如阿尔茨海默症,过去几十年,针对单一靶点β-淀粉样蛋白的单抗药物在临床实验中屡屡失败,或仅显示出微弱的疗效,说明β-淀粉样蛋白也只是该疾病“庞大冰山”的一角。
而且,尽管能够从庞大的化合物库中筛选并识别出特定的靶标调节剂,但纯粹基于靶标的方法的成功率并不高。
有学者回顾过去150年中获批的1144种小分子药物的研发数据,发现仅有123种药物是使用TDD,剩余实际全部依托于PDD。
许多一线常用药物均源自PDD,比如阿司匹林的起源可以追溯到柳树皮和某些水果蔬菜中的水杨酸,二甲双胍的发现源于一种欧洲的草药山羊豆,洛伐他汀与红曲米中的化合物有关,奎宁是一种传统的疟疾药物,来源于金鸡纳树皮。
而对于一些靶点机制不明确的复杂疾病,科学家发现PDD的思路可能比TDD更具优势。尤其随着新技术的涌现,现代PDD拥有了更强大的机制解析工具,以及类器官、原代细胞模型等更高质量的疾病模型,对于复杂疾病机理的理解更加深入。
不仅如此,现代PDD除了能找到具有治疗潜力的化合物外,还能同时发现全新的生物学靶点、通路和机制,因此催生了许多同类首创药物,并已成功研发出治疗脊髓性肌萎缩症、丙型肝炎和囊性纤维化的新疗法。
如今,PDD被推广为TDD的替代方案,无疑成为了药物研发的创新驱动力。
随着“药食同源”的理念普及并受到广泛认可,科学界也越来越重视食品在临床医学中的应用潜力。而人类对食物的认知,或许还不到1%。
过往对食品的研究和探讨,往往把提供机体必须的能量和“原料”,视作其唯一的功能。在这种视角下,大众对食品化学成分的认知,仅仅局限在150种分子中,例如卡路里、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质。
实际上,食物中还包含海量未被探索和认知的化合物成分,它们被称为营养暗物质(NDM)。正如宇宙中存在着大量无法直接观测到的暗物质,食物中绝大多数化学物质也难以被识别,我们每天都在食用它们,却几乎不知道它们的作用。
目前,NDM数据库中收录了139443种化学成分,其中约2000种成分已作为药物使用。
连接组学分析显示,NDM的作用靶点覆盖了人体内半数的蛋白,它们的作用机理比起提供养分,更类似于药物。
其中,功效和安全性经过临床研究验证的NDM,除了可向药物转化,也可作为膳食补充剂进行应用。这一发现突显了以NDM为基础的特殊食品在系统性健康干预方面的独特价值。
值得一提的是,PDD的核心思路是不预设靶点,而是在模拟人体复杂生理或病理状态的模型上观察整体效果,先看到有益的表型,再反过来探索机制。这种思路与特殊食品的“多靶点、系统性调节”特性完美契合,也为深入开发该类食品提供了新路径。
阿基孚研发团队长期深耕生物科学领域,并敏锐洞察到PDD在特殊食品领域的巨大潜力,早在2009年,便在美国建立专业实验室,构建了基于原代细胞的PDD药物筛选平台。
该平台聚焦于多靶点、作用机制复杂的生命健康问题,尤其关注内分泌、神经科学等领域,并通过系统性筛选符合美国FDA GRAS(公认安全)标准的全球膳食提取物,分析其对细胞活动与代谢的影响,成功绘制出了“提取物-表型/靶点”互作图谱。
依托图谱所积累的海量生物数据,团队能够在开发新产品时,快速定位与特定表型或靶点相关的潜在活性成分及其组合,从而为潜在适应症快速提供原型治疗方案。
基于这一PDD药筛平台,agebox已成功开发出50多种膳食补充剂配方。例如应用在阿基孚产品中的GH/IGF-1增敏剂,正是通过该平台筛选而得。
研究团队首先通过PDD平台初步筛选出可提升GH与IGF-1敏感性的活性成分;再采用精准二次提取结合高效液相色谱-质谱联用(HPLC/MS)分析,锁定有效提取物;并通过二氧化碳超临界萃取技术结合细胞实验,进一步富集高效价活性组分。
最后,采用穷举法对有效组分进行多组合、多比例的严谨配伍试验,获得最佳的组合物配比,并依据人体生理昼夜节律不断调整优化,最终形成阿基孚日夜双效配方:
夜间增强肝脏对生长激素的敏感性,促进IGF-1分泌;日间提升骨骺生长板软骨细胞对IGF-1的敏感性,提升IGF-1利用率,促进骨骼线性生长。
阿基孚通过调控GH-IGF-1轴释放儿童生长潜力的创新实践,为广大正常偏矮儿童提供了绿色、安全的追高新路径。以表型药物筛选为起点的研发策略,也有望在儿童健康领域持续孕育出更多创新解决方案。
2023年7月,浙江大学医学院附属儿童医院正式启动IGF-1生长因子增敏剂阿基孚iKids-Growth改善银罗素综合征(SRS)的临床研究(ChiCTR2300071632)。
经中国临床试验注册中心查询,该临床已完成全部受试者招募和随访,终期统计结果显示:
1.阿基孚ikids-Growth(IGF-1生长因子增敏剂)相较于安慰剂可显著提升SRS儿童身高标准差分数(p<0.05),改善其身高发育。
·在180天研究期内,iKids-Growth实验组平均身高标准差分数改善0.563,安慰剂组平均身高标准差分数改善0.088
·进行年化处理后,在180天研究期内iKids-Growth实验组平均年化身高标准差分数改善为1.145,安慰剂组平均年化身高标准差分数改善为0.175。
2.阿基孚iKids-Growth可安全调控IGF-1水平,不改变IGF-1/IGFBP-3摩尔比。
3.阿基孚ikids-Growth不影响糖脂代谢、肝肾功能、甲状腺功能。
该临床终期结果提示,IGF-1生长因子增敏剂可安全合理地调控IGF-1水平,显著改善儿童身高发育,并具有极高的安全性。
官方名称:阿基孚,外文名为iKids-Growth,属于跨境进口产品。
官方专属微信公众号:agebox阿基孚生长因子