藥物化學概論-2014

1全球蓬勃興起的生物技術藥物

—呼喚中國的“Genentech”周德敏天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室北京大學藥學院藥物化學概論2小測驗藥物的研發(fā)過程（R&D）?一個新藥研發(fā)平均需要？年?美元什么是重磅炸彈藥物?目前最暢銷的十大藥物?最大制藥公司有哪些?為什么申請專利?專利有效期是多長?什么是靶向藥物和生物標志物?Gleevc,Irresa,達菲什么是GPCR？Kinase?T-DM1什么是藥物創(chuàng)新？3哈佛大學圖書館凌晨4點-座無虛席━看一眼就會明白中國缺什么━美國不是神話，哈佛可以證明意志，精神，抱負，理想，責任對所學領域有強烈興趣━哈佛學生太苦，但他們以苦為樂能吃苦付出最多，有激情能燃燒━到了哈佛，才知道精英不是天才━教育的目的是獲取智慧而非知識教一本書，學一本書,考一本書，背一本書是培養(yǎng)不出感悟、思考、興趣、想象力、激情、抱負…

4全球重磅炸彈藥物及發(fā)展趨勢1

生物制藥的傳奇:Genentech2

北大的目標：創(chuàng)新/優(yōu)質/成本3報告內容52010年全球藥品市場一覽全球藥品銷售額$8500億，生物技術藥$1400億，仿制藥$1200億，均創(chuàng)歷史新高年銷售超10億美元的藥物125種(輝瑞最多計14種)，前

20名銷售均超$40億，包括6種生物藥

#1-輝瑞的Lipitor($120億)；#2-氯吡格雷($90億),

#3-英夫利昔單抗(靶向TNF)專利到期嚴重沖擊“重磅炸彈”排行榜/制藥業(yè)#1達十年的Lipitor#2的氯吡格雷在2012年退出前10位6#1.

修美樂(Humira)AbbVie生產(chǎn)商年銷售(億)$93/79TNF導致的自我免疫疾病(類風濕關節(jié)炎、結腸炎、脊柱炎、銀屑病)適應癥#2.英夫利西(Remicade)JohnsonMerck$82/81#3.

依那西普(Enbrel)AmgenPfizer$80/742012/11藥名備注2011/12年最暢銷藥物3rdTNF抗體2ndTNF抗體；$20,000/人/年1stTNF抗體；$20,000/人/年7#5.美羅華(Rituxan)Roche淋巴瘤，慢粒，類風濕關節(jié)炎,器官移植$73/65#6.甘精胰島素(Lantus)Sanofi糖尿病，每日一次$66/52#7.赫賽汀(Herceptin)RocheHER2陽性乳腺癌、轉移性胃癌$64/57#9.貝伐珠單抗(Avastin)Roche$63/57轉移性結直腸癌、腎癌，非小細胞肺癌，膠質母細胞瘤CD20的抗體胰島素類似物(asp21gly+2arg；沉淀緩釋)

$54,000/人/年靶向VEGF抑制血管生成生產(chǎn)商年銷售(億)適應癥2012/11藥名備注2011/12年最暢銷藥物生物藥

-現(xiàn)代生命科學轉化的產(chǎn)物

-代表現(xiàn)代藥物的發(fā)展方向

-發(fā)展最快、利潤最高、競爭最激烈

8全球重磅炸彈藥物及發(fā)展趨勢1

生物制藥的傳奇:Genentech2

化學定點修飾與仿生藥物創(chuàng)新3報告內容9Genentech:二杯咖啡的傳奇故事

1975年美國舊金山一個陽光明媚的上午，一個從事投資行的27歲毛頭小伙兒(RobertSwanson)，心情忐忑地叩開了UCSF的39歲教授Herbert

Boyer的房門-之前小伙兒多次電話聯(lián)系教授，希望能見一面談談，教授最終答應給這位年輕的創(chuàng)業(yè)者10分鐘的時間。年輕的Swanson激動不已，因為他對Boyer教授前一年的一項發(fā)明(DNA重組技術)有個異想天開的想法，如果能用教授擺弄的細胞作為“工廠”制造生命所需蛋白-細胞就埋藏著黃金，但是缺乏相應的知識，還只是朦朧的意識。10Genentech:二杯咖啡的傳奇故事侃侃而談的Swanson，他對這一技術的一往情深，對其商用前景的堅定信念，和他富有感染力的演說-如果將細胞重組技術商業(yè)化，Boyer教授將成為全世界最富有的科學家。談話深深打動了Boyer教授，開闊了他的視野和對新興生物技術的憧憬。于是會晤由10分鐘延長到3小時，地點由狹窄辦公室轉到陽光燦爛的室外，教授賞給小伙兒一杯咖啡自己也捧了一杯。會晤的結果是一拍即合，在一片人的質疑聲中Genentech公司誕生。111976：小伙兒傾其所有($2.6萬)+說服所在投資行10萬$(25%股權);9個月后第二次融資85萬$（25%股權）1977：生長激素抑制素成功，第三次融資95萬$（8.6%股權）2年內三次融資，市值由40萬到337萬到1100萬，風險投資造就了奇跡。二杯咖啡的傳奇故事(續(xù))1978/9：胰島素制備成功(第一個基因改造藥物)，生長激素成功，投資者看到曙光1980：納斯達克上市，上市一小時股價由35美元長至88美元，歷史罕見。當年以12%的股份籌集了3600萬美元，擴展研發(fā)規(guī)模，然后捷報頻傳。12

Genentech書寫傳奇與輝煌1982-“人體”胰島素,第一個基因改造藥物(授權給禮來公司)1985-

生長激素Protropin-第一個研發(fā)和生產(chǎn)的藥物1987-

纖維蛋白溶酶原激活物Activase,

溶解心肌梗塞的血塊和中風1990-干擾素Actimmune1993-重組生長激素Nutropin-前慢性腎功能不全1993-Pulmozyme-對抗幼童或年輕成人的囊腫性纖維化1997-Rituxan美羅華1998-Herceptin曲妥珠單抗2000-TNKase-嚴重心肌梗塞的溶栓用藥2003-Xolair-中度到嚴重的哮喘患者2003-Raptiva2004-Avastin安維汀2004-Tarceva（厄洛替尼）-句部蔓延或轉移性非小細胞肺癌與胰腺癌。2006-Lucentis（蘭尼單抗）-新生血管性老年黃斑病變2010-Actemra，第一個抑制IL-6受體治療類風濕性關節(jié)抗體2012-PERJETA（帕妥珠單抗

2013–T-DM1($9,800/M,$94,000/Y;2-5B)13RobertSwanson(1947-1999)擁有MIT化學學士學位、MIT斯隆商學院的碩士學位、4年花旗銀行的投資總監(jiān)經(jīng)歷，愛好藝術，任職于舊金山芭蕾委員會和現(xiàn)代藝術博物館。英雄命短，52歲死于腦癌。Genentech擁有雇員11000人，2009年以468億美元被Roche全額收購。HerbertBoyer(1936-)出生于美國賓州偏僻鄉(xiāng)村（年輕人歸宿是鐵路工人），大學就讀家附近的?？茖W校，58年?？飘厴I(yè)，59年結婚，1963年匹茲堡大學博士畢業(yè)，之后到耶魯做了3年博士后(期間積極參加公民權運動)，1966年到UCSF當助理教授，1976年任Genentech副總裁至1991年退休。退休之年，Boyer拿出一千萬美元捐給耶魯大學醫(yī)學院；畢業(yè)?？茖W校所在學院用他的名字命名。二杯咖啡的傳奇故事(續(xù))14新興生物技術藥物產(chǎn)生的土壤生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的黃金定律：堅實的科學力量+嫻熟的商業(yè)技藝科學和商業(yè)的亙古真理：機遇總是與最敏捷的頭腦相隨,與有準備的人相伴。個人職業(yè)規(guī)劃：

理想信念+勇于追夢15藥物知識產(chǎn)權重要性1990年UCSF起訴Genetech竊取其生長激素專利，而后者宣稱該產(chǎn)平的開發(fā)與前者無關。

生長激素是Genetech的第一個產(chǎn)品，20億美元的銷售奠定了它當年領跑的地位。1998年法官裁決UCSF的專利有效，但無法判斷產(chǎn)品與專利的關系。次年Genetch支付UCSF兩億美元，結束了九年的訴訟。

兩億美金分配：加大基金3000萬，發(fā)明者8500萬，新教學區(qū)5000萬，研究費3500萬16國際上藥物創(chuàng)新正在建立新的發(fā)展模式:醫(yī)藥巨頭、中小公司和大學建立合作聯(lián)盟，大學被聯(lián)盟賦予了藥物發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新的重任。北京大學愿意在這種新的發(fā)展模式中，承擔更大的歷史責任，成為中國藥物創(chuàng)新的源頭和中堅力量，為大學實施藥物創(chuàng)新闖出一條新路。

–北大校長周其鳳，2012,2,13新興生物技術藥物與北大的責任—呼喚中國的“Genentech”17全球重磅炸彈藥物及發(fā)展趨勢1生物制藥的傳奇:Genentech2

化學定點修飾與仿生藥物創(chuàng)新3報告內容18困擾蛋白藥物的共性瓶頸①壽命短：胰島素、生長激素和干擾素等蛋白藥物的某些位點易被蛋白酶降解致，需頻繁注射②藥效低：存在于蛋白質藥物的某些特定結構刺激免疫，誘導中和抗體，藥物效價逐漸降低HisAlaThrThrSerPheGluGlyAspValSerSerTyrLeuGluGlyAlaAlaGlnLysPheGluIleAlaTrpLeuGlyValGlyArgArg刺激免疫酶切位點如何建立定點化學修飾–僅在酶切位點/免疫刺激區(qū)選擇性引入包裹基團19困擾蛋白藥物的共性瓶頸③質量難：PEG非選擇性或多位點修飾致混合物，質量難于控制成致命缺陷PEG化人生長激素Merck產(chǎn)品（混合物)理想藥物（單一）借助蛋白質中的活性氨基酸實現(xiàn)LysCys如何建立定點化學修飾–僅在酶切位點/免疫刺激區(qū)選擇性引入PEG基團20在體蛋白質定點修飾新方法利用終止密碼子編碼人工合成氨基酸21蛋白質翻譯機器的人工生物進化22非天然氨基酸定點插入GFP蛋白

CMVGFP+-DizTAG293TGFPGAPDHDiZPK+-23在體蛋白質定點修飾：生物正交反應基因密碼子擴展活細胞在體蛋白標記非天然氨基酸(光交聯(lián)氨基酸)(把手氨基酸)蛋白-蛋白弱結合共價結合在蛋白藥物上引入小分子、PEG等功能分子24實現(xiàn)干擾素任意位點PEG化修飾蛋白質藥物PEGPEG化蛋白質藥物常/低溫<1小時P4H7S8K31R33H34E41E51A74G102T106E107M111E113L128K133P137E159PEG-+PEG-+25實現(xiàn)干擾素任意位點PEG化修飾(IFN-74-PEG)PEG(-)5K10K20K40K(IFN-4-PEG)PEG(-)5K10K20KPEG化干擾素蛋白質藥物PEGPEG化蛋白質藥物常/低溫<1小時5K10K20K40KINFIFN-H34-PEG5K10K20K40KINFIFN-E107-PEGP4H7S8K31R33H34E41E51A74G102T106E107M111E113L128K133P137E15926實現(xiàn)干擾素任意位點PEG化修飾蛋白質藥物PEGPEG化蛋白質藥物常/低溫<1小時P4H7S8K31R33H34E41E51A74G102T106E107M111E113L128K133P137E1595K10K20K40KINF27實現(xiàn)干擾素任意位點PEG化修飾蛋白質藥物PEGPEG化蛋白質藥物常/低溫<1小時P4H7S8K31R33H34E41E51A74G102T106E107M111E113L128K133P137E159抗腫瘤活性抗病毒活性28新型PEG化干擾素成藥性藥物穩(wěn)定性皮下注射靜脈注射29新型PEG化人生長激素任意位點、任意長度PEG化stds57GHS57GH-PEG陰性組STAT3GAPDH借助構效關系實現(xiàn)活性優(yōu)化顯著升高血液穩(wěn)定性hGH-S575k10k20k40k實現(xiàn)PEG化質量控制Merck產(chǎn)品（混合物)選擇性PEG基于此定點化學修飾方法，可使市場上幾乎所有蛋白藥物，特別是短效、高免疫原性的藥物快速更新?lián)Q代，實現(xiàn)可及、優(yōu)質和低成本目標PEG蛋白藥物定點連接蛋白藥物混合物單一物大分子構效關系30

VSV活病毒定點化學修飾感染病毒制備A)活病毒定點修飾B)活病毒熒光標記（病毒疫苗）（Alexa488）31蛋白-蛋白弱結合共價結合Westernblotting-+Y116-+Y77-+WTSilverstaininghvVSVGVSVG發(fā)現(xiàn)病毒感染依賴的受體32Antibody-drugconjugate抗體細胞毒物質抗原新型疫苗(抗腫瘤/細菌)新型抗體藥物(ADC)抗原腫瘤細胞/細菌表面的多糖仿生藥物研究33抗體細胞毒分子抗體偶聯(lián)藥物(ADC)Linker?DM1MMAECalicheamicin2013，T-DM1，Her2+乳腺癌2011，Adcetris，CD30+淋巴癌3-50-82000，Mylota，CD33+白血病3-5Drug/mAb第一代第二代利用Ab活性氨基酸上化學修飾關于抗體偶聯(lián)藥物第三代在抗體上定點引入非天然氨基酸LinkerNatureReviewsDrugDiscovery12,259-260(April2013)34NatureReviewsDrugDiscovery12,259-260(April2013)定點化學修飾VS.抗體偶聯(lián)藥DM1T-DM135NatureReviewsDrugDiscovery12,259-260(April2013)④鏈接位：偶聯(lián)藥物引入位置優(yōu)化化學修飾不影響抗體活性也不影響藥物毒性⑤使引入任何毒性物質稱為可能MMAECalicheamicinDM1

ADC構成三要素及科學問題定點化學修飾VS.抗體偶聯(lián)藥36定點化學修飾VS.新型疫苗抗原新型抗原腫瘤細胞多糖細菌表面多糖免疫輔料免疫增強劑在抗原/活病毒任何位置引入免疫增強劑實現(xiàn)抗原免疫原性的修飾構效關系研究腫瘤細胞/感染菌膜蛋白抗原活病毒抗原感染病毒制備37全球蓬勃興起的生物技術藥物

—呼喚中國的“Genentech”周德敏天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室北京大學藥學院藥物化學概論38大分子定點化學修飾蛋白藥物PEG化升級換代抗體偶聯(lián)藥物（ADC）新型抗腫瘤/感染疫苗化學定點修飾VS生物藥物生物大分子定點化學修飾為生物藥孵化提供重要武器39小測驗藥物的研發(fā)過程（R&D）?一個新藥研發(fā)平均需要？年?美元什么是重磅炸彈藥物?目前最暢銷的十大藥物?最大制藥公司有哪些?為什么申請專利?專利有效期是多長?什么是靶向藥物和生物標志物?Gleevc,Irresa,達菲什么是GPCR？Kinase?T-DM1什么是藥物創(chuàng)新？40以病毒進入為靶的新型抗病毒藥物研究

周德敏教授天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室北京大學藥學院藥物化學概論41什么是化學生物學？

化學生物學作為一門新的學科，核心是發(fā)展化學小分子作為工具來干擾和調控正常的生理和疾病的發(fā)生發(fā)展過程，從而解決和詮釋生命科學中的疑惑和難點，對新藥研發(fā)具有重要意義。42研究背景病毒生命過程:進入、復制和釋放1以病毒復制為靶的藥物因RNA復制酶缺乏校正功能致耐藥性2以病毒釋放為靶的藥物沖擊抗病毒藥物理念:達菲進入釋放復制3以病毒進入為靶構成了抗病毒藥物研發(fā)新的契機

以病毒進入為靶的藥物，不僅具有治療作用，更有預防作用，甚至減緩因病毒突變帶來的耐藥性(2009年：30億美元）43抗病毒藥物研發(fā)的挑戰(zhàn)/機遇流感病毒進入釋放復制丙型肝炎病毒感染過程包括進入、復制和釋放與宿主關聯(lián)的病毒進入/釋放流感釋放抑制劑：達菲RNA復制酶缺乏校正功能致耐藥44擬解決的關鍵科學問題病毒進入進入本質:病毒與宿主相互識別，即其膜蛋白相互識別、結合進而融合關鍵科學問題：如何用化學小分子調控蛋白-蛋白間相互作用，進而調控病毒與宿主細胞的識別病毒狹窄的宿主性預示其識別過程可被調控蛋白-蛋白相互作用病毒膜蛋白宿主膜蛋白45以病毒進入為靶的藥物丙型肝炎病毒進入本質:病毒膜蛋白與宿主膜蛋白識別、結合進而融合化學調控蛋白相互作用的科學問題小分子vs蛋白大界面病毒狹窄的宿主性預示其感染過程可被調控抑制病毒進入：兼具治療和預防4646以病毒進入為靶的技術瓶頸制備‘可視’病毒，追蹤其感染過程尋找化學分子抑制病毒進入不損傷宿主熒光病毒熒光細胞聰明小分子47傳統(tǒng)抗病毒中藥與藥物創(chuàng)新板藍根、白前、川續(xù)斷等傳統(tǒng)中藥究竟真有沒有抗病毒活性？2.如果有，它們抗病毒的物質基礎是什么？3.基于它們的物質基礎，能否開發(fā)出西方認可的抗病毒藥物？48攜帶熒光的假病毒制備YangJPetal.,MethodsinMolecularMedicine,2009transtrans病毒基因重組VSV-GppHCVpp253005101520NoEnvHuh-7HeLaLuciferaseLevel(10)449從自然界尋找聰明化合物YangJPetal.,MethodsinMolecularMedicine,2009926475DMSOHCVpp200ug100ug50ugVSVpp926475DMSO板藍根川續(xù)斷白薇etc.Chineseherbs50抗HCV先導物化合物的發(fā)現(xiàn)活性部位:極性部位

極性越大活性越強02000400060008000100001200014000DMSOF7F8F9F10F11CD81

(15ug/ml)HCVppF9:~CD81antibodyF10:>CD81antibodyLead:IC50~10mMYuFetal.,JMedChem,201351AEDBSARIC50:~1mM(IC50:~10mM)LucReading(Chemicals)ModerateactiveleadWangHetal.,EurJMedChem,2013YuFetal.,JMedChem,2013先導物化合物的構效關系研究

IC50:~1mMConservedsitesModifiablesitesIC50:~10mMHCVpp-+EAHCpp(1a):1M2b:~10MAlamaVSVppYuFetal.,JMedChem,2013活性更強先導物化合物的發(fā)現(xiàn)5253生物轉化促結構多樣性WangHetal.,EurJMedChem,201354生物轉化促結構多樣性(續(xù))WangHetal.,EurJMedChem,201355第二個先導物構效關系YuFetal.,JMedChem,2013XiaoSLetal.,BioOrgMedChem,201256抗HCV的先導物活性中心YuFetal.,JMedChem,2013WangHetal.,EurJMedChem,201357基于SAR的先導物再優(yōu)化YuFetal.,JMedChem,2013XiaoSLetal.,Tetrahedron,201358抗HCV系列先導物的發(fā)現(xiàn)YuFetal.,JMedChem,2013XiaoSLetal.,BioorgMedChem,20135910-foldincrease100-foldincrease5-foldincrease抗HCV系列先導物的發(fā)現(xiàn)（構效關系研究）4.XiaoSetal.,Bioorg&MediChem,20122.WangHetal.,EurJMedChem.2013,

1.YuFetal.JMedChem,20133.XiaoSetal.,Tetrahedron,20135.XiaoSetal.,TetrahedronLett,20126.XiaoSetal.,ChemMedChem,20147.YuFetal.,EurJMedChem,201460抗HCV作用機制和靶點

作用于病毒?

作用于細胞膜?

阻擋病毒-細胞結合?

阻擋病毒-細胞融合?

其它??第一代小分子探針生物素先導物YuFetal.,JMedChem,201361E2:HCVppenvelopeproteinYuFetal.,JMedChem,2013WangHetal.,EurJMedChem,2013抗HCV作用機制和靶點62確證先導物與靶蛋白結合CD81E2E2CD81YuFetal.,JMedChem,2013WangHetal.,EurJMedChem,2013C(R2=0.97)E2/CD81bindinginthepresenceofEA(KD1.5uM)E2/CD81binding(KD21nM)E2/EAbinding(KD2.4uM)A(R2=0.99)(R2=0.94)63先導物-靶蛋白的結合位點第一代小分子探針生物素第二代小分子探針先導物LysateFishingE2光交聯(lián)基團生物素先導物Avidin/DenatureE264五環(huán)三萜抑制HCV進入的機制HostCellCD81HCVE2EntryInhibitorYuFetal.,JMedChem,2013WangHetal.,EurJMedChem,201365流感病毒H1N1Entry三萜衍生物抗流感感染DMSOQ9(50mM)Q13(50mM)+Virus-Virus66抑制流感病毒進入細胞感染DMSO-Virus10100Q9(mM)+Virus病毒吸附實驗廣譜性：抑制多種甲型流感病毒耐藥株：對達菲耐藥流感病毒有效EC50:2.3-3.2mMEC50:3.9-91mM作用機制–

感染初期抗流感活性及廣譜性Q9OSV-PGL抗病毒化合物濃度依賴性67DMSO金剛烷(5μM)#48(100μM)4thRound6thRound經(jīng)過6天的耐藥實驗，沒有發(fā)現(xiàn)耐藥病毒出現(xiàn)抗流感耐藥性測