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如果把新药研发比作一场宏大的「分子相亲」,那么药物分子就是满怀期待的「追求者」,疾病靶点则是等待被唤醒的「理想伴侣」。问题是:在数以亿计的分子海洋中,如何让正确的药物找到正确的靶点?如何让这场「相亲」不只是偶然邂逅,而是基于科学数据的精准匹配?
这正是药物靶点筛选的核心命题。作为成立于 2010 年的专业 CRO,爱思益普(ICE Bioscience)在过去十五年间,逐步构建起一个覆盖离子通道、G 蛋白偶联受体(GPCR)、激酶、核受体等主流靶点类别的综合性筛选平台。截至目前,平台已建立超过 130 种离子通道、160 余种 GPCR、1200 余种激酶及酶学靶点,以及 40 余种核受体的筛选细胞系和验证方法。
但数字只是表象。真正值得关注的是:爱思益普如何扮演“分子配对师”的角色,让药物与靶点之间的相互作用从“盲猜”走向“确证”?
一、靶点筛选的本质:不是“大海捞针”,而是“精准翻译”
许多人对靶点筛选的理解停留在「高通量测试」层面——把化合物扔进 96 孔板,看哪个孔里的信号变化。这种理解就像把相亲等同于「批量见面」:见的人多,不代表找得到合适的。
爱思益普的服务逻辑更深层。在他们看来,靶点筛选的本质是翻译——把药物分子的化学语言,翻译成靶点蛋白能够理解的生物信号;再把靶点蛋白的反馈信号,翻译成研发人员能够解读的数据报告。
这个翻译过程需要三重能力:听懂分子在说什么(生物化学检测)、观察细胞如何回应(细胞功能验证)、判断这种互动是否安全可持续(成药性评价)。爱思益普围绕这三重能力,搭建了从靶点验证、先导化合物筛选到临床前候选药物确认的全流程一体化平台。
二、四大“相亲专场”:不同靶点,不同对话方式
不同类型的靶点蛋白,有着截然不同的「性格」和「沟通方式」。爱思益普的筛选平台,实际上是为不同性格的靶点开设了专门的「对话频道」。
1. 离子通道:用电生理信号“打电话”
离子通道是细胞膜上的「离子高速公路」,负责钠、钾、钙等带电离子的跨膜运输。它们广泛存在于神经系统、心血管系统、肌肉系统中,与疼痛、癫痫、心律失常、糖尿病等多种疾病密切相关。编码离子通道的基因有 400 多种,其中可成药的靶点超过 100 种。
但离子通道的筛选难度极高。它们不像酶那样有明确的底物转化反应,也不像受体那样有直接的配体结合信号。离子通道的“语言”是电流和电压——打开或关闭时,细胞膜上的离子流会发生微妙变化。
爱思益普是国内早专门从事离子通道靶点筛选的 CRO 之一。为了读懂这种「电语言」,他们同时部署了三种检测手段:
🔑 手动膜片钳:被视为电生理检测的“金标准”,可记录单细胞离子电流,精度极高。爱思益普凭借十余年经验积累,已将项目交付周期压缩至 1-2 周。
🔑 自动化膜片钳:如 QPatch 系统,解决了传统手动操作通量低、对操作人员依赖度高的问题,满足高通量筛选需求。
🔑 FLIPR 荧光成像:通过钙流试剂盒、钾流试剂盒和膜电位试剂盒,实时监测细胞内离子浓度变化,适用于 96/384 孔板规模的高通量初筛。
这三种技术形成互补:FLIPR 负责快速「海选」,自动化膜片钳负责中等通量的「复试」,手动膜片钳负责终「终审」。这种分层策略,使得从初筛到机制研究的数据链条完整且可追溯。
在安全性评价方面,爱思益普的 hERG 检测遵循 ICH S7B 指南,并开发了涵盖 7 个关键心脏离子通道(hERG、Cav1.2、Nav1.5、Nav1.5-Late、IKs、IK1、Kv4.3)的 CiPA 检测组合,以及离体心脏灌流和豚鼠心电图等体内外模型。截至目前,平台已完成超过 4000 项心脏安全性研究,支持 200 余项 IND 申报,其中 100 余项已成功获批。
2. GPCR:跨膜信号转导的“翻译中枢”
GPCR 是人体的膜受体家族,拥有超过 800 个成员,参与调控视觉、嗅觉、激素反应、神经传递等几乎所有生理过程。约 40% 的上市药物通过作用于 GPCR 发挥疗效。
如果说离子通道用“电流”说话,GPCR 则用“第二信使”传情——当配体结合到 GPCR 上,细胞内的 cAMP、钙离子或 IP3 等信号分子浓度会发生变化。这些变化就是 GPCR 的“回应语言”。
爱思益普目前提供超过 170 种 GPCR 靶点的即用型检测方法,覆盖 7 个物种,支持激动剂、拮抗剂和正向变构调节剂(PAM)的功能模式评估。
在检测技术上,GPCR 的“对话”需要多维度验证:
💡 结合检测:通过 Biacore 8K 的 SPR 实时动力学分析、Dianthus 的 Spectral Shift 和 TRIC 技术、放射性配体结合实验、流式细胞术结合实验,以及 Tag-lite 竞争结合系统,从不同角度确认药物与受体的“结合亲和力”。
💡 功能检测:cAMP 实验检测 Gs 或 Gi 偶联受体的信号变化;钙流实验检测 Gq 偶联受体的激活;报告基因实验则把下游信号放大为可量化的荧光信号。
这种“结合+功能”的双轨验证,避免了只看结合不看功能的片面判断。就像相亲时,不仅要看两个人是否“看对眼”(结合),还要看相处后是否“聊得来”(功能激活)。
3. 激酶:蛋白质磷酸化的“标签系统”
激酶是人体内负责给蛋白质「贴磷酸标签」的酶类,调控细胞增殖、分化、代谢等核心过程。激酶异常活化与肿瘤、炎症、自身免疫病密切相关。人体激酶组包含超过 500 种蛋白激酶,是重要的药物靶点来源。
爱思益普的激酶服务平台提供超过 600 种生化检测方法,涵盖 ADP-Glo 发光检测、HTRF 时间分辨荧光检测、光谱位移、SPR 和质谱检测等多种技术。
在激酶选择性评价方面,平台设计了从 80 个到 416 个激酶的不同规模检测组合(ICEKP KINOME PANEL®),覆盖从经济快速筛选到全激酶组深度分析的不同需求。其中 416 个激酶组合可实现对人类激酶组的全面覆盖。
细胞层面的验证同样重要。NanoBRET 靶点结合实验可在活细胞中实时监测药物与激酶的结合;BaF3 细胞增殖实验则通过激酶依赖性细胞生长抑制,验证药物的功能活性。这些细胞实验把“试管里的结合数据”延伸到“细胞内的功能后果”,让筛选结果更具生物学意义。
4. 核受体:基因表达的“调控开关”
核受体是一类位于细胞核内的转录因子,与代谢性疾病关系密切。目前已发现 48 个成员,包括甲状腺激素受体(TRα/β)、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)、视黄酸受体(RAR)、肝 X 受体(LXR)、糖皮质激素受体(GR)等。
爱思益普建立了以荧光素酶报告基因为主的核受体筛选平台。当药物激活核受体时,下游报告基因表达荧光素酶,产生可量化的发光信号。这种检测方式直接反映了药物对基因转录调控的影响,是核受体药物筛选的经典方法。
三、“红娘”的工具箱:从蛋白纯化到细胞工程
靶点筛选不是简单的「拿来主义」。很多新靶点没有现成的检测方法,需要从蛋白表达纯化开始,一步步构建检测体系。
爱思益普的蛋白平台建立了大肠杆菌、昆虫细胞和哺乳动物细胞三大表达系统,自主纯化了超过 400 种高活性重组靶标蛋白,涵盖激酶、DNA 修复蛋白(如 WRN、PARP、POLQ)、RAS 蛋白(野生型及突变体)、表观遗传靶点、磷酸酶、泛素相关蛋白等。
对于膜蛋白靶点(如 GPCR 和离子通道),表达纯化的难度更高。爱思益普通过稳定转染细胞系构建、基因编辑细胞系开发、iPSC 诱导分化细胞等技术,为难以纯化的膜蛋白提供了“细胞载体”——让靶点蛋白在天然膜环境中保持正确构象和功能活性。
以 Nav1.8 电压门控钠通道为例,该靶点主要表达于背根神经节(DRG)神经元,是开发非阿片类镇痛药物的理想靶点。爱思益普构建了稳定转染的人源化细胞系,可连续传代 50 代以上仍保持功能活性,数据变异系数低于 15%,并开发了「FLIPR 初筛-膜片钳验证-机制研究」的三级筛选策略。在 VX-548 项目中,平台完成了从状态依赖性研究到种属选择性对比的全流程服务。
这种从蛋白到细胞、从生化到电生理的完整工具链,意味着客户不需要在不同供应商之间切换,可以在同一平台内完成从靶点验证到先导化合物优化的连续工作。
四、不止“配对”,还要做“背景调查”
相亲成功的下一步不是立即结婚,而是背景调查。同样,找到与靶点「结合」的化合物只是起点,判断这个化合物是否会在其他靶点上「惹麻烦」(脱靶效应),才是决定其能否成为药物的关键。
爱思益普建立了多层次的早期成药性评价平台:
💊 Safety Panel 脱靶筛选:ICESTP 44 SAFETYPANEL™覆盖 44 个临床相关靶点(24 个 GPCR、8 个离子通道、7 个酶、2 个核受体、3 个转运体),ICESTP 90 SAFETYPANEL™扩展至 90 个靶点。与传统单点筛选不同,爱思益普的 Safety Panel 采用剂量反应模式,每个靶点提供 10 个数据点,直接输出 IC50/EC50,无需后续追加验证实验。
💊 CNS 核心面板:针对中枢神经系统药物的特异性评价,评估化合物对关键神经靶点的影响。
💊 药物滥用潜力评估:ICESTP SAFETYPANEL™ Drug Abuse 按照 FDA 指南设计,对 CNS 活性药物进行全面的滥用倾向评估。
这些「背景调查」工具的价值在于:在药物研发的早期阶段就识别潜在风险,避免后期因脱靶毒性或心脏安全性问题导致的项目失败。数据显示,许多因心脏不良反应退市的药物,终都被证实与 hERG 钾通道阻断有关。爱思益普的 hERG 及 CiPA 心脏安全评价体系,正是为了在项目早期拦截这类风险。
五、新型药物的“跨界相亲”:当传统筛选遇见新疗法
近年来,新药研发的“相亲对象”不再局限于传统小分子。PROTAC(蛋白降解靶向嵌合体)、ADC(抗体偶联药物)、小核酸药物等新型疗法,对靶点筛选提出了全新挑战。
爱思益普针对 VAV1 等靶点开发了 TR-FRET 三元复合物筛选方法,通过荧光共振能量转移信号判断三元复合物是否成功组装。同时,HiBiT-based 蛋白降解实验可在细胞水平监测靶蛋白的降解动力学。
🚩 PROTAC 的「三元复合物」筛选:PROTAC 分子一端结合靶蛋白(POI),另一端结合 E3 泛素连接酶,形成「靶蛋白-PROTAC-E3」三元复合物,终通过蛋白酶体降解靶蛋白。这种机制使得 PROTAC 不需要占据靶蛋白的活性位点,可以靶向「不可成药」靶点。但筛选难点在于:不仅要检测二元结合,还要验证三元复合物的形成。
🚩 PADC 的「精准投递」验证:ADC 药物由抗体、连接子和细胞毒素三部分组成。爱思益普的 ADC 评价平台涵盖靶抗原表达与结合检测、ADC 内化与转运追踪、细胞毒性评价、旁观者效应评估等。平台拥有 65 株 HER2 阳性/阴性细胞系的 ADC 筛选组合,并开发了耐药细胞株(如 DLD-1/Exatecan R、SKOV3/Dxd R)用于克服耐药机制的研究。
🚩 P细胞 Panel 筛选:爱思益普建立了包含 170 株肿瘤细胞的 ICECP 170 Cell Panel™,以及基因编辑细胞系、耐药细胞系等专用模型。通过在不同遗传背景的肿瘤细胞中测试药物敏感性,研究人员可以识别药物的敏感生物标志物和耐药机制。
这些新型服务表明,爱思益普的靶点筛选能力已经从「单一靶点活性检测」进化到「复杂药物机制的系统性验证」。
六、从“分子对话”到“临床前决策”:一体化服务的闭环
靶点筛选不是孤立环节。一个化合物在生化实验中表现优异,不代表在细胞中有效;在细胞中有效,不代表在动物体内能到达靶点;能到达靶点,不代表不会产生毒性。
爱思益普的“CRO+”模式,试图打通从靶点到临床候选分子(PCC)的全链条:
💧 上游:靶点验证、蛋白纯化、方法学开发
💧 中游:高通量筛选、hit 确认、选择性评价、作用机制研究
💧 下游:细胞功能验证、体外免疫学评价、体内药效学(肿瘤、中枢神经、心血管、代谢疾病模型)、ADME 和药代动力学、心脏安全性评价
目前,爱思益普在北京、上海、徐州、贵阳、新加坡和波士顿设有实验室和业务中心,实验室面积超过 17000 平方米,拥有近 500 名员工,其中博士占比超过 10%,硕士及以上占比超过 45%。平台每年完成超过 10000 项药物发现研究,服务全球 1000 余家新药研发企业。
这种一体化布局的价值在于数据连贯性。当同一团队负责从生化检测到体内药效的全程,实验条件、数据标准和项目沟通都保持高度一致,避免了多供应商协作时的信息损耗和进度延误。
结语:靶点筛选的终极意义
回到“分子相亲”的比喻:爱思益普所做的,不仅是为药物和靶点安排“见面”,更是建立了一套完整的“匹配科学”——从听懂双方的“语言”,到观察“相处”的细节,再到调查“家庭背景”,终评估“长期关系”的稳定性。
在创新药研发日益复杂的今天,靶点筛选早已超越了「找得到」的初级阶段,进入了「找得准、验得全、说得清」的精细化时代。爱思益普十五年的平台积累,本质上是在回答一个核心问题:如何让药物与靶点的每一次相遇,都建立在可重复、可验证、可解释的科学基础之上。
答案或许就藏在那些经过 50 代传代仍保持活性的 Nav1.8 细胞系里,藏在 Biacore 8K 实时记录的 SPR 动力学曲线里,藏在每年 10000 余项研究的质控标准里——藏在每一个让“分子对话”变得清晰、可靠、可信的技术细节里。