选择“老药”的实验方法

1、结合实验以鉴定目标相互作用

在以化学生物学为靶标验证的时代，药物的靶向和脱靶效应以及药物再利用的分析已习以为常。例如，细胞热稳定性测定（Cellular ThermoStability Assay，CETSA）技术已被作为一种利用生物物理原理绘制细胞内靶蛋白参与图谱的方法，通过具有适当细胞亲和性的药物样配体预测靶蛋白的热稳定性。

使用该技术早期成功的实例包括确认酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor，TKI）克唑替尼的细胞靶标，以及发现对乙酰氨基酚（对乙酰氨基酚）的脱靶点是醌还原酶2（quinone reductase 2，NQO2）。人们早已认识到需要梳理纷繁芜杂的蛋白激酶抑制剂，而且蛋白激酶仍是21世纪主要的药物靶点。为此，对探针化合物的研发力度在持续增加，以便通过在临床前阶段对细胞内药理学的“审计追踪”为临床药物开发和再利用提供信息。同样需要注意到的是，各种激酶药物发现方法中的“错误”也有很大贡献，早期无偏倚的亲和方法对于了解化合物在细胞中的可能作用特别有用，其中包括抑制剂引起的反常激酶活化，这是脱靶引发肿瘤的基础。例如，为了理解复合物效应的复杂性，Brehmer及其同事用含有吉非替尼的基质培养HeLa细胞裂解物的提取物；对洗脱液用质谱鉴定，发现超过20种不同的蛋白激酶是吉非替尼的靶标。通过使用含有“kinobeads”的亲和基质，捕获蛋白质来评估激酶抑制剂，人们发现了一些知名药物新的脱靶点。现在，类似的方法已经揭示了许多重要临床药物的分子开关靶点，例如首个上市的BCR-ABL抑制剂伊马替尼，现已成功地再利用于治疗KIT驱动的胃肠道间质瘤，较新的BCR-ABL抑制剂尼罗替尼和达沙替尼，以及帕纳替尼也是如此。

2、表型筛选

表型筛选是一种基于细胞或者生物体水平来评估化合物生物活性的筛选方法，在20世纪80年代之前已广泛使用，被称为“经典药物开发”(classic drug discovery)方法。近30年来，随着DNA重组技术的发展，使基于靶点的筛选成为新药研发的主要关注点。例如，Iljin及其同事用4例前列腺癌和2例非恶性前列腺上皮细胞系对4910个类药物小分子化合物进行了高通量细胞筛选。他们通过全基因组的基因表达研究对戒酒药物双硫仑进行了验证，结果表明双硫仑是一种选择性的抗肿瘤药物。全生物表型分析也被用于药物的再利用；Cousin和同事使用斑马鱼模型评估了39种FDA批准的用于烟草依赖的药物，发现阿扑吗啡和托吡酯等化合物在该模型中改善了尼古丁诱导和乙醇诱导的行为。

老药新用的障碍

毋庸置疑，老药新用已经取得了极大的成功。然而，老药新用并不总是成功； 图表1显示了一些失败案例。这些失败不太可能是由于毒性造成的，因为候选药物的安全性已有先验数据。然而，药物重新利用的失败还有其他原因，这些原因与药物重新利用特有的障碍有关，包括专利壁垒、监管要求变化和内部组织的障碍。

1、专利壁垒

药物再利用存在许多法律和知识产权障碍。为新的适应证申请专利和强制执行专利权相关的困境是药物再利用的关键障碍，因为它们对改变用途的产品所预期的潜在利润有很大影响。如果一个医疗用途是新的、具有创造性的，则可以在大多数主要药物市场中保护已知药物分子的新的医疗用途。然而，许多潜在的再利用用途在科学文献或临床实践中早已为人所知。尽管它们可能没有通过临床试验被证明有效，但是，除非专利权人能够以某种方式将其专利与公共领域中已有的信息区分开来，否则，先前的科学知识会限制药物或化合物的重新定位，从而无法获得专利保护。为了获得新医疗用途的专利，专利权人还将被要求在专利申请中提供数据，证明该药物是新适应证的可靠治疗方法。

对于非专利药物，可以获得一项新使用方法(method-of-use，MOU)专利。然而，如果新的适应证使用了仿制药的现有配方和剂型，那么可执行性就会成为一个主要问题。这是因为仿制药可以从其他制造商广泛获得，并由临床医生规定用于其他非专利指征。仿制药制造商只能合法地为其产品贴上非专利适应证的标签（所谓的“瘦身标签”），而且只要他们不鼓励以其他方式在专利适应证中使用，就很难指控他们侵犯了新的MOU专利。在这种情况下，可能很难阻止对新获得专利非适应证的使用，从而降低产品的潜在盈利能力。但是，如果新适应证需要独特的配方和/或剂量方案，而现有的仿制药版本无法轻易实现，则可限制非适应证使用。鉴于上述挑战，在项目开始时就考虑如何以及在多大程度上确保知识产权是很重要的。

老药新用市场的排他性已被认为是一个主要障碍。2015年6月，英国议会通过了《2015~16年非专利药物法案》，该法案旨在解决已发现专利过期药物对于不属于其许可范围的新适应证有效的情况。它得到了一些医疗慈善机构的支持，但未能通过立法。在美国，《开放法案》为一种针对罕见病的已上市药物的专利期提供了额外的6个月独家经营权（孤儿药排他性延长）。其他最大化专利性机会的方法是开发具有类似治疗效果的新配方、剂型或较新的衍生物，或在新的地理区域获得独家营销批准。

2、监管方面的考虑

监管考虑因素是重新利用药物的关键决定因素。图表2描述了美国和欧洲重新利用药物的监管途径以及重新利用药物所带来的排他性利益。
Murteira及其同事的一项研究，评估了重新使用和重新配制药物相关的监管路径，发现在欧盟，集中程序是提交药物重新使用申请批准的最重要途径。在美国，“新药申请（NDA）化学类型”1型（新分子实体），NDA 6型（新适应证）和补充新药申请（sNDA）（新适应证）仅用于药物重新调整提交的材料，而NDA 3型（新剂型）和NDA 4型（新组合）用于药物再利用或药物重新配制。该研究还发现，在欧盟（法国：83.3%；德国：88.9%和英国：93.8%）和美国（69.6%），大多数再利用案件在原始产品专利到期前获得批准。

对于指定孤儿适应证的再利用药物，欧盟/欧洲经济区规定的市场排他性为10年，如果符合商定的儿科调查计划(PIP)，则可额外获得2年的保护期。所有孤儿药申请必须通过集中程序提交。对于没有孤儿标识的再利用药物，可享有10年的数据专有权。根据第10条第(5)款提交的关于已确定物质的新适应证的申请可获得1年的数据排他性。

在美国，FDA为已上市药物的新用途提供了3年的数据独占期；然而，3年时间太短，无法收回公司投资资金。此外，其他仿制药的超适应证使用可能使产品进一步贬值。

3、工业中的组织障碍

越来越多的企业认识到老用新用的潜在收益和价值，并开放与较小的生物技术公司和学术界的合作，例如阿斯利康的开放创新平台。但是，制药企业的老药新用会面临很多内部组织障碍，尤其是如果药物重新应用的适应证不属于组织的核心疾病领域或者化合物已经停止开发，那么此项目很可能得不到支持。这意味着人员配备不足、资金短缺、资源获取不到位等。没有可能在公司内部推行的情况下，也可以考虑其他筹资途径。此外，化合物的选择性越多，药物重新利用的机会也越多，特别是那些针对新机制的化合物。然而，这些化合物中的大多数通常处于开发阶段，在制药公司之外共享这些化合物存在极大风险，例如安全风险和知识产权风险。

4、老药新用的合作模型

制药和学术研究领袖越来越认识到，需要新的商业模式来推动老药新用。结合制药公司、生物技术公司、学术研究人员、风险投资、公共资助，以及其他资助者和利益相关者的战略合作已被公认为药物再利用的关键途径。这种合作将涉及制药公司更多地分享与药物有关的数据，以及在制药业、学术界和其他利益攸关方之间产生的分享知识产权的新方法。

成功的合作有三个关键组成部分：在新兴的疾病生物学领域确定具有先进思想的科学家、多条资助途径以及所有相关方的热情参与。最近，制药业、资助方和科学家之间建立了若干倡议，以解决药物重新利用方面的一些挑战。两个最重要的例子：一是人类疾病机制研究，医学研究委员会（Medical Research Council，MRC）与阿斯利康（2011年启动）之间的合作；二是2012年发起的发现现有分子治疗新用途的计划，由NIH-国家推进转化科学中心（NIH-National Center for Advancing Translational Sciences，NIH-NCATS）与八家制药公司合作推出。

这两种众包合作模式显然已成为在药物再利用研究中开展协作和创新的开创性策略。随后，制药行业合作伙伴的数量在不断增加：2016年MRC行业资产共享计划有七个制药行业合作伙伴，并提供更多化合物（总共68个）可用于学术使用。

患者团体、慈善组织和学术界之间也存在合作模式，特别是探索在罕见疾病中重新利用非专利药物的机会。在药物开发的早期阶段，需要将开放创新和协作模式扩展到患者、慈善机构、科学家和制药公司；这可能增加获得特定疾病人群、特定疾病专家和临床研究资助途径的机会。

关于老药新用的建议

老药新用充满机遇和挑战，未来之路，任重道远。以下六项建议可能对实现老药新用有所帮助。

首先，需要更好的综合平台进行数据分析。大数据的好处以及它如何帮助识别再利用机会是显而易见的。然而，数据访问和集成仍然是瓶颈，特别是临床数据的获得（包括患者病例记录中的临床医生注释）。需要先进的技术解决方案，这些解决方案可以减少手动管理的麻烦，并有助于集成不同类型的组学数据，以便后续分析。

其次，需要改进临床前和临床化合物的访问机制。MRC和NIH-NCATS计划是朝着正确方向迈出的一步，但学术研究人员可以访问的化合物数量仍需增加，理想情况是有相应的大型图书馆，访问过程也需要简化。

第三，需要更多地获得II～IV期临床试验数据，特别是某些已停止研发的药物。这可以让外部科学家在数据中挖掘新的发现，这些发现可以打开重新利用的机会。

第四，需要不断确定与重新利用药物相关的新的安全隐患。这些可能是由于药物与其重新利用的疾病之间的新的相互作用导致的，或是在新的人群中使用、以及在给药方案中的差异而产生的。

第五，需要为老药新用提供进一步的筹资机会，比如创新的资金来源，支持化合物获取和共享老药新用图书馆。

最后，需要采取措施来激励老药新用，特别是解决专利和监管障碍，确保有足够的机会收回老药新用项目的投资。

（编译：刘亚青）

参考文献：Nature Reviews Drug Discovery 2019;18:41-58