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  • 关于好的药物靶点你必须知道的
    发布(bu)时间:2021-09-29 13:40     阅读次数:0

        本文翻译自拜耳医(yi)药全(quan)球药物(wu)研发(fa)靶点(dian)研发(fa)的What makes a good drug target,文章不长,提供了药企(qi)视角下的药物(wu)靶点(dian)。

        医(yi)疗缺口很大(da)的(de)领域(yu)需要(yao)创新的(de)治疗方(fang)法(fa),而(er)这基本(ben)(ben)依赖(lai)于新的(de)药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)物(wu)(wu)靶(ba)点(dian)的(de)发现。尽(jin)管生(sheng)物(wu)(wu)药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)大(da)大(da)拓(tuo)展了(le)可以成药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)的(de)分(fen)(fen)子范围,合适的(de)药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)物(wu)(wu)靶(ba)点(dian)依然缺乏。发现并评估药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)物(wu)(wu)靶(ba)点(dian)的(de)医(yi)用价值,不(bu)仅(jin)需要(yao)大(da)量(liang)的(de)实验性(xing)、机(ji)制和药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)理学研(yan)究,还需要(yao)理论分(fen)(fen)子成药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)性(xing)分(fen)(fen)析、可能副作用的(de)早(zao)期分(fen)(fen)析、市场需求(qiu)分(fen)(fen)析等等。本(ben)(ben)文旨在定义一(yi)个医(yi)药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)公司视角下的(de)好的(de)药(yao)(yao)(yao)(yao)(yao)物(wu)(wu)靶(ba)点(dian)的(de)性(xing)质。

    前言(yan)

        近来对中止研(yan)发(fa)的(de)药(yao)(yao)(yao)物产品和临(lin)床失(shi)败(bai)案(an)例的(de)分析发(fa)现(xian)(xian),越来越多(duo)的(de)化合物因(yin)无法通(tong)过药(yao)(yao)(yao)效终点而(er)夭折。新(xin)(xin)项目通(tong)过二(er)期临(lin)床的(de)成功(gong)率从(cong)2006-2007年(nian)(nian)的(de)28%下降到(dao)了(le)2008-2009年(nian)(nian)的(de)18%。汤森(sen)路透生(sheng)命(ming)科学咨询公司分析了(le)2008年(nian)(nian)至2010年(nian)(nian)108例有报(bao)道的(de)临(lin)床二(er)期失(shi)败(bai)案(an)例,包括新(xin)(xin)药(yao)(yao)(yao)以(yi)及已经(jing)上市药(yao)(yao)(yao)物的(de)新(xin)(xin)适应症(zheng),发(fa)现(xian)(xian)有51%药(yao)(yao)(yao)物失(shi)败(bai)的(de)原因(yin)是(shi)药(yao)(yao)(yao)效不足(zu)。而(er)且,对2007年(nian)(nian)至2010年(nian)(nian)间III期临(lin)床以(yi)及申报(bao)失(shi)败(bai)的(de)分析也(ye)发(fa)现(xian)(xian)医(yi)疗领域中三分之二(er)的(de)失(shi)败(bai)原因(yin)为(wei)药(yao)(yao)(yao)效不足(zu)。因(yin)此,经(jing)体(ti)内、体(ti)外模型预(yu)测(ce),新(xin)(xin)的(de)、有前(qian)景的(de)、具备临(lin)床药(yao)(yao)(yao)效可能性的(de)药(yao)(yao)(yao)物靶点是(shi)药(yao)(yao)(yao)物发(fa)现(xian)(xian)成功(gong)的(de)关键(jian)。

        2009年,拜(bai)耳医药提出了(le)“Grant4Targets”倡议。其基本观(guan)点是为学界提供桥(qiao)梁和药物发(fa)现技(ji)术来支持新的(de)(de)(de)药物靶(ba)点的(de)(de)(de)评估和验证。尽管我(wo)们(men)收到了(le)很多高质(zhi)量的(de)(de)(de)、有(you)(you)价值新药靶(ba)点的(de)(de)(de)提议,却也(ye)越来越明(ming)白对于“什么是一个好的(de)(de)(de)新药靶(ba)点的(de)(de)(de)关键性(xing)质(zhi)”我(wo)们(men)还没(mei)有(you)(you)讨(tao)论清楚(chu)、没(mei)有(you)(you)清晰定义。

        所以(yi),本(ben)文旨在从医药(yao)公司的(de)(de)视角定(ding)(ding)义(yi)创新的(de)(de)、有前景的(de)(de)药(yao)物靶点所需(xu)的(de)(de)基本(ben)条件。我(wo)们(men)将(jiang)重点讲述药(yao)物靶点的(de)(de)确立、挑(tiao)选(xuan)、评价、验(yan)证过(guo)程(cheng)中的(de)(de)重要方面。另外,我(wo)们(men)还(hai)特别强调在该(gai)过(guo)程(cheng)的(de)(de)早期就要重点考虑(lv)成(cheng)(cheng)药(yao)性和可(ke)验(yan)证性。此外,我(wo)们(men)还(hai)对未(wei)来(lai)可(ke)能(neng)出现的(de)(de)提升药(yao)物成(cheng)(cheng)药(yao)性空间的(de)(de)技术做(zuo)了展望。最后,我(wo)们(men)希望新药(yao)物靶点的(de)(de)定(ding)(ding)义(yi)能(neng)够很大程(cheng)度上依(yi)赖于(yu)有着丰富(fu)医疗需(xu)求和不同(tong)药(yao)物安全性要求的(de)(de)医疗领域(yu)和特定(ding)(ding)适应(ying)症。

    理想药物(wu)靶点的性质(zhi):

        具备疾(ji)(ji)病修(xiu)饰(shi)和(he)/或(huo)有(you)证(zheng)(zheng)明有(you)效的(de)(de)病理(li)学证(zheng)(zheng)据靶(ba)(ba)点(dian)(dian)(dian)的(de)(de)修(xiu)饰(shi)对正常生(sheng)理(li)或(huo)其他病症下的(de)(de)生(sheng)理(li)环境影(ying)响不大如果成药性(xing)(xing)不明确(如激酶靶(ba)(ba)点(dian)(dian)(dian)的(de)(de)药物),要(yao)能(neng)够获得靶(ba)(ba)蛋(dan)白(bai)的(de)(de)3D结构(gou)或(huo)者类似结构(gou)进行(xing)成药性(xing)(xing)分析具有(you)好(hao)的(de)(de)可(ke)验(yan)证(zheng)(zheng)性(xing)(xing),能(neng)够做高(gao)通量筛选在人体(ti)(ti)不同组织内呈现差异化(hua)表(biao)达(da)存在可(ke)以用(yong)来检测(ce)药效的(de)(de)靶(ba)(ba)点(dian)(dian)(dian)/疾(ji)(ji)病特(te)异性(xing)(xing)的(de)(de)biomarker通过表(biao)型数据(如基因敲(qiao)除(chu)小鼠或(huo)基因突变数据库)较(jiao)容易推(tui)测(ce)潜在的(de)(de)副作用(yong)靶(ba)(ba)点(dian)(dian)(dian)具备较(jiao)好(hao)的(de)(de)IP状况(没有(you)竞争(zheng)性(xing)(xing)靶(ba)(ba)点(dian)(dian)(dian),没有(you)限(xian)制)

    靶点定义(yi)和分类(lei)

        尽管跨越多(duo)条通路(lu)的(de)(de)关(guan)键分子在靶点发现中很重要,也取得了很大(da)的(de)(de)成功,但是(shi),对多(duo)个通路(lu)分子靶点都有(you)效的(de)(de)化(hua)合物(wu)(hit)往往也有(you)严重的(de)(de)副作用(yong)。所以,对靶点的(de)(de)高度特异性识别左右着药(yao)物(wu)研发的(de)(de)进程。

        一(yi)个(ge)药(yao)(yao)物靶(ba)(ba)点(dian)(dian)通常是(shi)蛋(dan)白(bai)、多肽或者核(he)酸,该靶(ba)(ba)点(dian)(dian)的活性(xing)可(ke)以被药(yao)(yao)物--小分子SMOL,或抗体/重组蛋(dan)白(bai)等大分子BIOL--修饰而发(fa)生改变。2006年针(zhen)对所有申报成功的医疗药(yao)(yao)物,科学家对324个(ge)药(yao)(yao)物靶(ba)(ba)点(dian)(dian)的总数(shu)达成共识(shi)。采(cai)用生物信息学的手段,Bakheet和Doig从3573个(ge)非靶(ba)(ba)点(dian)(dian)分子中筛选出(chu)了(le)668个(ge)具备靶(ba)(ba)点(dian)(dian)性(xing)质、可(ke)能成为新靶(ba)(ba)点(dian)(dian)的蛋(dan)白(bai)。虽然目前绝(jue)大多数(shu)的药(yao)(yao)物发(fa)现中的靶(ba)(ba)点(dian)(dian)都(dou)是(shi)蛋(dan)白(bai),核(he)酸靶(ba)(ba)点(dian)(dian)将会越(yue)来越(yue)重要。

    药物靶点

    小分子药(yao)物靶点

        SMOL药物(wu)(wu)(wu)(wu)靶(ba)(ba)点主要为(wei)蛋白(bai)类:酶(mei)、胞外/核(he)受(shou)体(ti)、离子通道、转运体(ti)等。目前(qian)已经应用DrugBank数据(ju)库对药物(wu)(wu)(wu)(wu)靶(ba)(ba)点家族的增长(zhang)进行(xing)了(le)分(fen)析。该(gai)数据(ju)库被(bei)认(ren)为(wei)是(shi)(shi)药物(wu)(wu)(wu)(wu)和药物(wu)(wu)(wu)(wu)靶(ba)(ba)点信息最(zui)重要的来源之一。Rask Andersen等人(ren)分(fen)析了(le)2242组药物(wu)(wu)(wu)(wu)-靶(ba)(ba)点相互作用,发现了(le)人(ren)基(ji)因(yin)组中(zhong)有435个(ge)效(xiao)应介导的药物(wu)(wu)(wu)(wu)靶(ba)(ba)点,可以被(bei)989个(ge)不同的药物(wu)(wu)(wu)(wu)所修饰(shi)。所有药物(wu)(wu)(wu)(wu)靶(ba)(ba)点中(zhong),193个(ge)为(wei)受(shou)体(ti)蛋白(bai),占比(bi)(bi)44%。其(qi)中(zhong)GPCR是(shi)(shi)降压(ya)药物(wu)(wu)(wu)(wu)和抗过敏药物(wu)(wu)(wu)(wu)常用靶(ba)(ba)点,占所有药物(wu)(wu)(wu)(wu)靶(ba)(ba)点的比(bi)(bi)例为(wei)36%。

        除(chu)去已经建立(li)的(de)(de)(de)(de)药物(wu)(wu)(wu)靶点类型,新(xin)的(de)(de)(de)(de)技术(shu)手段(duan)也应用(yong)到原本(ben)无法成药的(de)(de)(de)(de)靶点上(shang),如(ru)蛋(dan)白(bai)-蛋(dan)白(bai)相互(hu)作用(yong)。Moellering等人(ren)研究表明直接(jie)与SAHM1的(de)(de)(de)(de)结合可以阻止(zhi)活化(hua)的(de)(de)(de)(de)NOTCH-癌(ai)蛋(dan)白(bai)复合物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)形成。近来有报道成功地使(shi)用(yong)竞(jing)争性抑制(zhi)(zhi)剂的(de)(de)(de)(de)方(fang)法,抑制(zhi)(zhi)了组蛋(dan)白(bai)和BRD蛋(dan)白(bai)的(de)(de)(de)(de)相互(hu)作用(yong),把BRD4融合的(de)(de)(de)(de)癌(ai)蛋(dan)白(bai)从染色质上(shang)解离下(xia)来,进而达(da)到控(kong)制(zhi)(zhi)肿瘤生长(zhang)或(huo)调解炎症进程的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。也有前沿(yan)化(hua)学技术(shu)开发出(chu)小分子化(hua)合物(wu)(wu)(wu)活化(hua)酶活性的(de)(de)(de)(de)新(xin)机(ji)制(zhi)(zhi)。未来,新(xin)技术(shu)手段(duan)还会不(bu)断(duan)拓(tuo)展成药性的(de)(de)(de)(de)空间,新(xin)的(de)(de)(de)(de)小分子药物(wu)(wu)(wu)靶点还会发展出(chu)来。

    生物药靶点

        由于抗(kang)(kang)体(ti)或重组蛋白(bai)类(lei)药(yao)物(wu)无(wu)法进入(ru)细(xi)(xi)胞,胞外蛋白(bai)和细(xi)(xi)胞表(biao)面受体(ti)是(shi)(shi)大(da)分子药(yao)物(wu)的(de)(de)(de)合适靶(ba)点。大(da)多(duo)数开发(fa)的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)体(ti)药(yao)物(wu)都(dou)是(shi)(shi)针对癌(ai)症和炎症类(lei)疾病(bing)(bing)的(de)(de)(de)。ADCs属于新生物(wu)药(yao)发(fa)展的(de)(de)(de)互(hu)补策(ce)略。如基因(yin)泰克的(de)(de)(de)曲妥珠(zhu)单抗(kang)(kang)-美坦(tan)辛(T-DM1),就(jiu)结合了单抗(kang)(kang)药(yao)物(wu)和微管抑制剂的(de)(de)(de)优势,目前已经进入(ru)多(duo)临床实验。ADC策(ce)略中,靶(ba)点不需(xu)要具(ju)备修饰影(ying)响细(xi)(xi)胞的(de)(de)(de)功能(neng),因(yin)为细(xi)(xi)胞毒(du)试剂会杀伤细(xi)(xi)胞,而抗(kang)(kang)体(ti)把细(xi)(xi)胞毒(du)试剂定位到表(biao)达抗(kang)(kang)原的(de)(de)(de)病(bing)(bing)理组织。

    靶(ba)点评估

        下(xia)图详细(xi)描述(shu)了(le)拜尔医疗(liao)的(de)靶(ba)(ba)点评(ping)(ping)估过(guo)程。新药(yao)物靶(ba)(ba)点成功确立(li)之(zhi)后(hou),需要进行详细(xi)的(de)分(fen)子靶(ba)(ba)点评(ping)(ping)估:根据疾病假设设计实验研(yan)究(jiu)药(yao)代(dai)动(dong)力学性(xing)质(zhi)、分(fen)子成药(yao)性(xing)的(de)理论分(fen)析以及(ji)潜在靶(ba)(ba)点相关biomarkers的(de)预(yu)判。

    靶点评估流程

    靶(ba)点(dian)确立(li)

        靶(ba)点(dian)评估(gu)的(de)(de)(de)(de)第一(yi)步。新(xin)靶(ba)点(dian)的(de)(de)(de)(de)最大(da)来源(yuan)是(shi)相关文(wen)献(xian),因为全世界无数(shu)的(de)(de)(de)(de)科学家都在(zai)寻(xun)找新(xin)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)通路以及(ji)基(ji)(ji)因和(he)蛋白的(de)(de)(de)(de)新(xin)功能。文(wen)献(xian)之外,最有价值的(de)(de)(de)(de)参考是(shi)分(fen)(fen)析目标组(zu)织或者比较正(zheng)常组(zu)织与(yu)疾病组(zu)织中(zhong)RNA和(he)/或蛋白的(de)(de)(de)(de)表达。当(dang)综合各信号通路分(fen)(fen)析、强大(da)的(de)(de)(de)(de)整合数(shu)据,这些表达数(shu)据能够提供比RNA或蛋白正(zheng)常调控(kong)水(shui)(shui)平下更多的(de)(de)(de)(de)潜在(zai)靶(ba)点(dian)的(de)(de)(de)(de)信息(xi)。就蛋白质(zhi)组(zu)学而(er)言,基(ji)(ji)于活性的(de)(de)(de)(de)蛋白图谱(ABPP)可以比较出疾病和(he)正(zheng)常组(zu)织中(zhong)酶活力水(shui)(shui)平的(de)(de)(de)(de)不(bu)同,从而(er)确立(li)靶(ba)点(dian),进而(er)大(da)大(da)拓宽了靶(ba)点(dian)确立(li)范(fan)围。还有一(yi)种新(xin)药物(wu)靶(ba)点(dian)信息(xi)的(de)(de)(de)(de)来源(yuan)基(ji)(ji)于敲(qiao)除小鼠基(ji)(ji)因改变(bian)和(he)表型变(bian)化、体细胞突(tu)变(bian)、基(ji)(ji)因融合以及(ji)拷贝数(shu)变(bian)化等等,这些信息(xi)来源(yuan)更适用于癌症靶(ba)点(dian)。

    靶点确立策略

        如果(guo)针(zhen)对靶(ba)(ba)(ba)(ba)点的(de)(de)药物是(shi)抑制(zhi)剂或(huo)激活剂,功能基(ji)(ji)因组学(xue)结(jie)合(he)表(biao)(biao)型筛(shai)选更有(you)(you)优(you)势,因为(wei)在(zai)细(xi)胞(bao)模型体系中建立靶(ba)(ba)(ba)(ba)点,再(zai)进行挑选/改(gai)造表(biao)(biao)现出疾病模型的(de)(de)过(guo)程更便捷。细(xi)胞(bao)模型中,干(gan)扰基(ji)(ji)因表(biao)(biao)达(如siRNA或(huo)shRNA,过(guo)表(biao)(biao)达cDNA,或(huo)者使(shi)用(yong)小分子(zi)抑制(zhi)基(ji)(ji)因功能)和(he)合(he)适的(de)(de)表(biao)(biao)型读取系统联合(he)使(shi)用(yong)非常强大。众(zhong)多例(li)子(zi)中,高通量RNA干(gan)扰筛(shai)选技术已经成功地应用(yong)于靶(ba)(ba)(ba)(ba)点确(que)认(ren)。化合(he)物基(ji)(ji)因组学(xue)方法通常不够直(zhi)接(jie),因为(wei)表(biao)(biao)型筛(shai)选之(zhi)后还需要靶(ba)(ba)(ba)(ba)点解码(ma)。参考(kao)文献[21,22,24,-28]对支持药物靶(ba)(ba)(ba)(ba)点确(que)认(ren)的(de)(de)复杂的(de)(de)数(shu)(shu)据(ju)(ju)库有(you)(you)更为(wei)详细(xi)的(de)(de)描述。在(zai)拜耳医疗,我们(men)把公开(kai)的(de)(de)以(yi)及Phylosopher数(shu)(shu)据(ju)(ju)库关于靶(ba)(ba)(ba)(ba)点的(de)(de)全部信息(xi)整合(he)在(zai)一起(qi),所有(you)(you)拜耳的(de)(de)科学(xue)家可以(yi)共享。靶(ba)(ba)(ba)(ba)点确(que)认(ren)时(shi),与整合(he)后数(shu)(shu)据(ju)(ju)互补的(de)(de)信息(xi)被优(you)先参考(kao)。不过(guo),当采用(yong)公开(kai)数(shu)(shu)据(ju)(ju)时(shi),关键结(jie)果(guo)会在(zai)内部被重复,因为(wei)我们(men)发现仅有(you)(you)30%报道的(de)(de)体内和(he)体外实验结(jie)果(guo)可被重复。

        下图列出了(le)成功确立靶点的(de)(de)三个关键(jian)要(yao)素:对疾(ji)病(bing)(bing)的(de)(de)深(shen)入(ru)理解(jie)(jie)、关于(yu)分(fen)子机制的(de)(de)知识(shi)以及预(yu)测(ce)模型和(he)技术上(shang)的(de)(de)支持(chi)。对疾(ji)病(bing)(bing)了(le)解(jie)(jie)得越多,预(yu)测(ce)模型的(de)(de)支持(chi)性(xing)越好。我(wo)们认为(wei),深(shen)入(ru)理解(jie)(jie)病(bing)(bing)理学和(he)引发疾(ji)病(bing)(bing)的(de)(de)分(fen)子机制,应(ying)用(yong)相关靶点确立和(he)验证技术是(shi)有前景药物靶点的(de)(de)确立的(de)(de)基础。

    靶点确立三要(yao)素

    靶点验证(zheng)

        药物(wu)靶(ba)点(dian)(dian)必须按照既定的(de)(de)作(zuo)用方(fang)式通过(guo)(guo)实(shi)验(yan)(yan)加以(yi)(yi)验(yan)(yan)证(zheng)。这里(li)的(de)(de)数(shu)(shu)据与临床起效的(de)(de)可(ke)能性(xing)直接相关(如(ru)重要人(ren)(ren)(ren)源细胞和(he)组织实(shi)验(yan)(yan))。这类(lei)(lei)功(gong)能性(xing)实(shi)验(yan)(yan)包括基因(yin)下调(diao)、基因(yin)敲除,如(ru)果(guo)有(you)(you)SMOL化合物(wu)库或者(zhe)(zhe)工(gong)具抗体的(de)(de)话,还(hai)(hai)可(ke)以(yi)(yi)使(shi)用这些特定的(de)(de)工(gong)具。体外细胞机(ji)制(zhi)研究可(ke)被用来(lai)揭示靶(ba)点(dian)(dian)的(de)(de)调(diao)控性(xing)质以(yi)(yi)及其(qi)所(suo)在(zai)的(de)(de)信(xin)号通路(lu)。最后,依据疾病种类(lei)(lei)的(de)(de)不同(tong),还(hai)(hai)可(ke)以(yi)(yi)使(shi)用合适的(de)(de)动(dong)物(wu)模(mo)型来(lai)评(ping)估(gu)靶(ba)点(dian)(dian)和(he)疾病的(de)(de)相关性(xing)。如(ru)果(guo)小(xiao)鼠(shu)具有(you)(you)与人(ren)(ren)(ren)类(lei)(lei)同(tong)源的(de)(de)功(gong)能基因(yin),而合适的(de)(de)疾病模(mo)型也(ye)存在(zai)的(de)(de)话,也(ye)可(ke)以(yi)(yi)使(shi)用基因(yin)敲除小(xiao)鼠(shu)或者(zhe)(zhe)转(zhuan)基因(yin)小(xiao)鼠(shu)进行靶(ba)点(dian)(dian)验(yan)(yan)证(zheng)。然而,总的(de)(de)来(lai)说,经过(guo)(guo)验(yan)(yan)证(zheng)的(de)(de)靶(ba)点(dian)(dian)在(zai)进行人(ren)(ren)(ren)体验(yan)(yan)证(zheng)时也(ye)不是没(mei)有(you)(you)风险的(de)(de)。因(yin)为(wei)一(yi)些模(mo)型对于人(ren)(ren)(ren)体内情况(kuang)有(you)(you)高度预测性(xing),而另外一(yi)些则有(you)(you)很大的(de)(de)偏(pian)差。而且,有(you)(you)些疾病是高级灵长类(lei)(lei)动(dong)物(wu)固有(you)(you)的(de)(de),而绝(jue)大多(duo)数(shu)(shu)的(de)(de)动(dong)物(wu)实(shi)验(yan)(yan)都使(shi)用老鼠(shu)做实(shi)验(yan)(yan)。因(yin)此,不是所(suo)有(you)(you)风险在(zai)早期药物(wu)发现(xian)过(guo)(guo)程中都能够被预测。

        把上述考(kao)虑应(ying)用(yong)到(dao)真正的(de)药(yao)物发现实(shi)际中(zhong)来(lai),IL-2诱导的(de)酪氨(an)酸(suan)激(ji)酶(mei)(Itk)可以说是炎(yan)症性(xing)皮肤(fu)病(bing)(bing)治疗领域的(de)新靶(ba)点。Itk在(zai)(zai)(zai)病(bing)(bing)症组织中(zhong)特异性(xing)表达(da),主要存在(zai)(zai)(zai)于T细胞(bao),且在(zai)(zai)(zai)皮炎(yan)病(bing)(bing)人受(shou)损皮肤(fu)中(zhong)表达(da)升高。采用(yong)RNA沉(chen)默策(ce)略可进行靶(ba)点验证,体内(nei)实(shi)验(Itk敲除小鼠模型(xing)(xing))同(tong)样可行。另(ling)一方面(mian),证实(shi)该激(ji)酶(mei)在(zai)(zai)(zai)疾病(bing)(bing)模型(xing)(xing)中(zhong)作用(yong)的(de)SMOL抑制剂(ji)也已(yi)经得到(dao)确认。

    成药性评估

        目前(qian)蛋(dan)白靶点(dian)的成药(yao)(yao)(yao)性(xing)评(ping)估方法一般依据(ju)蛋(dan)白序列相关(guan)性(xing)质和蛋(dan)白的3D结(jie)构,文(wen)献[24][33]中(zhong)有描述(shu)。已知(zhi)3D结(jie)构的药(yao)(yao)(yao)物靶点(dian)可以在(zai)潜(qian)在(zai)药(yao)(yao)(yao)物靶点(dian)数据(ju)库(ku)中(zhong)找到,目前(qian)该数据(ju)库(ku)涵盖了1207条目、841中(zhong)已知(zhi)/潜(qian)在(zai)药(yao)(yao)(yao)物靶点(dian),结(jie)构信息(xi)来(lai)自PDB(Protein Data Bank)。对于药(yao)(yao)(yao)物靶点(dian)评(ping)估来(lai)说,知(zhi)道3D结(jie)构具有巨大优势(shi),因(yin)为可以使用结(jie)构成药(yao)(yao)(yao)性(xing)搜索引擎(EMBL-EBI)来(lai)预测(ce)是否具有SMOLs结(jie)合位(wei)点(dian)。

        对SMOL结(jie)合靶点(dian)来(lai)(lai)说,除了成药性预测(ce)之外,还要分析(xi)(xi)靶点(dian)的(de)催(cui)化和/或(huo)功能因素(su),还要分析(xi)(xi)靶点(dian)的(de)组织(zhi)选(xuan)择性以(yi)及具有类似结(jie)合位点(dian)的(de)其他蛋(dan)白(bai)(bai)。考(kao)虑(lv)到(dao)蛋(dan)白(bai)(bai)的(de)3D结(jie)构,各种算(suan)法被(bei)开发(fa)出(chu)来(lai)(lai)用来(lai)(lai)评(ping)估配体设计所需的(de)蛋(dan)白(bai)(bai)结(jie)合位点(dian)(参考(kao)文(wen)献[35])。

    可验证性评估

        为后(hou)续筛选先导化(hua)合物需要(yao),建立(li)能(neng)(neng)(neng)够确认靶点(dian)(dian)结合能(neng)(neng)(neng)力(li)和(he)功(gong)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)生化(hua)和(he)/或细胞学实验十(shi)分必要(yao),该过(guo)程我们称之为药物靶点(dian)(dian)的(de)(de)“assayablility”。是否能(neng)(neng)(neng)建立(li)起有意义的(de)(de)方(fang)法(fa),取决于(yu)靶点(dian)(dian)类(lei)型和(he)关(guan)(guan)于(yu)靶点(dian)(dian)的(de)(de)信息(xi)。因为很多GPCRs的(de)(de)活性可以通(tong)过(guo)检(jian)测(ce)(ce)第二信使水平(ping)的(de)(de)方(fang)式来监测(ce)(ce),所以一个能(neng)(neng)(neng)够检(jian)测(ce)(ce)下(xia)游产(chan)物的(de)(de)GPCR的(de)(de)可验证(zheng)(zheng)预(yu)期也不错,而无法(fa)检(jian)测(ce)(ce)下(xia)游产(chan)物的(de)(de)GPCR,尽管成药性毋(wu)庸置(zhi)疑,但(dan)是可验证(zheng)(zheng)性就比较(jiao)低了(le)。在这种情况下(xia),就需要(yao)提供合乎药理学相关(guan)(guan)实验规范的(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)(neng)性研究(jiu)方(fang)案了(le)。

    适应症评估

        考察药(yao)物(wu)靶点还(hai)有(you)一(yi)个重要的(de)方面(mian)就是(shi)起(qi)适用的(de)临床症状(zhuang)。拜(bai)耳有(you)一(yi)个抗(kang)肿瘤药(yao)物(wu)--激(ji)酶(mei)(mei)抑(yi)(yi)制剂sorafenib索拉菲尼(Nexavar/多吉美),其成功至少部(bu)分得益(yi)于它(ta)可以抑(yi)(yi)制多个激(ji)酶(mei)(mei)活性(xing)(xing)(xing)(包(bao)括丝(si)氨酸(suan)/苏氨酸(suan)激(ji)酶(mei)(mei)Raf和(he)ERK通路)的(de)性(xing)(xing)(xing)质。虽(sui)然已有(you)文(wen)献(xian)数(shu)据证实Raf/MEK/ERK1/2活性(xing)(xing)(xing)与(yu)心(xin)(xin)肌肥大(da)(da)的(de)相关性(xing)(xing)(xing),而心(xin)(xin)肌肥大(da)(da)是(shi)心(xin)(xin)律失常(chang)、心(xin)(xin)脏(zang)病和(he)猝死(si)等(deng)病症的(de)危(wei)险信号。不过(guo),心(xin)(xin)肌肥大(da)(da)是(shi)心(xin)(xin)脏(zang)病(心(xin)(xin)肌梗死(si)或持续的(de)血(xue)压升高)发展过(guo)程中早期(qi)的(de)适应不良症状(zhuang)。使用激(ji)酶(mei)(mei)抑(yi)(yi)制剂预防心(xin)(xin)肌肥大(da)(da)需(xu)要在治疗早期(qi)即(ji)开始(shi),并很有(you)可能(neng)持续一(yi)生以防止疾(ji)病进(jin)展。

        很(hen)显然(ran),从安(an)全性(xing)(xing)和顺应性(xing)(xing)角度考(kao)虑,用(yong)激(ji)(ji)酶(mei)抑(yi)制(zhi)(zhi)剂(ji)(ji)预(yu)防疾(ji)病所面临的(de)(de)(de)(de)(de)挑战远比用(yong)来治疗(liao)(liao)威胁生(sheng)命的(de)(de)(de)(de)(de)癌症要大得(de)多(duo)。出(chu)于同样的(de)(de)(de)(de)(de)考(kao)虑,PubMed使用(yong)关键字“激(ji)(ji)酶(mei)&抑(yi)制(zhi)(zhi)剂(ji)(ji)&心(xin)血管&毒性(xing)(xing)”进(jin)行(xing)文章搜索(suo),找到了200篇文献(xian)(截止2011年6月)提及(ji)激(ji)(ji)酶(mei)抑(yi)制(zhi)(zhi)剂(ji)(ji)作(zuo)为抗(kang)癌药(yao)(yao)物(wu)在(zai)(zai)临床上最大的(de)(de)(de)(de)(de)副作(zuo)用(yong)即心(xin)脏毒性(xing)(xing)。因此,有7个(ge)(ge)FDA批准(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)酶(mei)抑(yi)制(zhi)(zhi)剂(ji)(ji)收到了FDA考(kao)虑可(ke)(ke)能的(de)(de)(de)(de)(de)心(xin)脏毒性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)警(jing)告。信号通(tong)路中(zhong)多(duo)个(ge)(ge)激(ji)(ji)酶(mei)活性(xing)(xing)可(ke)(ke)能会(hui)(hui)导致心(xin)肌(ji)肥大,但它们(men)也是(shi)维持(chi)正常(chang)细胞功能的(de)(de)(de)(de)(de)重要组(zu)分,而另(ling)一(yi)方面抗(kang)癌的(de)(de)(de)(de)(de)小分子激(ji)(ji)酶(mei)抑(yi)制(zhi)(zhi)剂(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)靶点特(te)(te)异性(xing)(xing)不强,这两点或许可(ke)(ke)以(yi)解释该类型药(yao)(yao)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)副作(zuo)用(yong)。因为激(ji)(ji)酶(mei)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)ATP结合位点非(fei)常(chang)保守,即使使用(yong)复(fu)杂的(de)(de)(de)(de)(de)结构生(sheng)物(wu)学(xue)工具也很(hen)难开(kai)发(fa)出(chu)高特(te)(te)异性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)酶(mei)抑(yi)制(zhi)(zhi)剂(ji)(ji)。如激(ji)(ji)酶(mei)抑(yi)制(zhi)(zhi)剂(ji)(ji)表现出(chu)来的(de)(de)(de)(de)(de)SMOL药(yao)(yao)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)靶点特(te)(te)异性(xing)(xing)不高的(de)(de)(de)(de)(de)问题,提示我(wo)们(men),BIOL药(yao)(yao)物(wu)--无论是(shi)单(dan)抗(kang)、重组(zu)蛋白或者反义核酸和RNA干扰都(dou)有更好的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)异性(xing)(xing)--会(hui)(hui)是(shi)更有吸引力的(de)(de)(de)(de)(de)选择。不过(guo),BIOL药(yao)(yao)物(wu)都(dou)有无法口服的(de)(de)(de)(de)(de)缺点,在(zai)(zai)某些适(shi)应症中(zhong)会(hui)(hui)是(shi)大问题。最后(hou),BIOL药(yao)(yao)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)成本比SMOL高很(hen)多(duo),在(zai)(zai)需(xu)要长时(shi)间治疗(liao)(liao)才能获得(de)临床受益的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)况下(xia),成本也会(hui)(hui)是(shi)一(yi)个(ge)(ge)难以(yi)逾越的(de)(de)(de)(de)(de)障碍。

        综上,更(geng)多的医(yi)疗情况需要特异(yi)性的治疗方案,而且,基于目前对疾病的理解,是采用多靶点(dian)策略(lve)还是选择一(yi)个药物一(yi)个靶点(dian)的方案,还需要仔细评(ping)估。

    临(lin)床和(he)商业需求

        临床(chuang)的(de)高度需求(无药(yao)可用或者现有治疗(liao)手段在疗(liao)效和(he)(he)/或安全性上极大受限)和(he)(he)可预期的(de)市(shi)场是还需要(yao)考(kao)虑的(de)重要(yao)因素。

        一个(ge)(ge)(ge)药物靶(ba)(ba)(ba)点(dian)的(de)医(yi)疗潜力在(zai)它(ta)被发现(xian)的(de)初期(qi)通(tong)(tong)常并(bing)不(bu)显现(xian)。一个(ge)(ge)(ge)有名的(de)例子是(shi)胆固(gu)醇(chun)(chun)合成通(tong)(tong)路的(de)限速(su)酶(mei)(mei)(mei),HMG-CoA还原酶(mei)(mei)(mei),该(gai)靶(ba)(ba)(ba)点(dian)在(zai)医(yi)药产业(ye)的(de)销(xiao)售(shou)额是(shi)目(mu)前(qian)已知靶(ba)(ba)(ba)点(dian)销(xiao)售(shou)额之冠,但(dan)在(zai)研发初期(qi),该(gai)靶(ba)(ba)(ba)点(dian)的(de)第(di)一个(ge)(ge)(ge)抑制剂(ji)“compactin”却没(mei)有起(qi)到(dao)降低(di)(di)大(da)鼠(shu)胆固(gu)醇(chun)(chun)的(de)作用,因为(wei)它(ta)引发了大(da)鼠(shu)肝脏大(da)量(liang)代偿性生成HMG-CoA还原酶(mei)(mei)(mei),很多(duo)研究(jiu)者因此误入歧途。从抑制HMG-CoA还原酶(mei)(mei)(mei)降低(di)(di)胆固(gu)醇(chun)(chun)的(de)概(gai)念提出,到(dao)最终为(wei)临床所证实(shi)(shi),研究(jiu)者花费了20年的(de)时(shi)间。有时(shi)候(hou),靶(ba)(ba)(ba)点(dian)修饰过程中“失败越(yue)早花钱越(yue)少(shao)”,在(zai)靶(ba)(ba)(ba)点(dian)确认早期(qi)阶段,最好(hao)就通(tong)(tong)过表(biao)型(xing)学(xue)体外实(shi)(shi)验或最晚在(zai)体内实(shi)(shi)验时(shi)就看到(dao)药物的(de)疗效。

        即使一个靶点(dian)已经确认了适应(ying)症(zheng)(zheng),研究其在其他(ta)适应(ying)症(zheng)(zheng)领域中的(de)作用(yong)并(bing)扩(kuo)大其医疗应(ying)用(yong)还(hai)是(shi)很有必(bi)要的(de),也是(shi)第一张图中common mechanism potential所(suo)指的(de)内容。如(ru)果药(yao)物在开(kai)发(fa)晚期(qi)遇(yu)到(dao)巨(ju)大困难,还(hai)可以(yi)选(xuan)择其他(ta)的(de)适应(ying)症(zheng)(zheng)进行研发(fa)。

    知识产(chan)权

        如文献[43/44]所述,药企对价(jia)值链的(de)(de)贡献在于最终成药的(de)(de)小(xiao)分子化合(he)物(或BIOL)的(de)(de)专利(li)而(er)非靶点本身。理(li)想但通常做(zuo)不(bu)到的(de)(de)是两者都(dou)保护起(qi)来:专利(li)保护的(de)(de)化合(he)物(BIOL或SMOL)和专利(li)保护的(de)(de)对治疗特定疾病的(de)(de)靶点修饰物的(de)(de)使用。

        早期的(de)FTO分析保(bao)证了特定的(de)研究,如靶点修饰物的(de)研发(fa)确认等,在不侵(qin)犯他人知识产品的(de)情况下得以进(jin)行。

    新的(de)(de)靶(ba)点(dian)提供了这(zhei)样的(de)(de)机会--如果(guo)化学空间允许(xu)--为(wei)(wei)可以和(he)靶(ba)点(dian)结(jie)合的(de)(de)SMOL化合物(wu)申请(qing)专利(li),从而(er)获(huo)得知识产权(quan)保(bao)护(hu)(hu)。而(er)只有(you)当公司获(huo)得靶(ba)点(dian)修(xiu)饰物(wu)的(de)(de)特许(xu)经营权(quan),并(bing)收取到(dao)他们(men)为(wei)(wei)市售药(yao)物(wu)付出努力的(de)(de)专利(li)使用(yong)费,投资才算获(huo)得完全的(de)(de)回报。对于化合物(wu)和(he)/或(huo)抗体药(yao)物(wu)都是类似的(de)(de)情(qing)况:如果(guo)我(wo)们(men)没(mei)有(you)专利(li)保(bao)护(hu)(hu)的(de)(de)SMOL或(huo)BIOL,我(wo)们(men)就没(mei)有(you)办法应(ying)对竞争者,保(bao)护(hu)(hu)自身的(de)(de)利(li)益。

        一(yi)(yi)般来(lai)说(shuo),因(yin)为(wei)很(hen)多靶点最初都是研究(jiu)文献报道出(chu)来(lai)的(de),对一(yi)(yi)个(ge)给定(ding)的(de)靶点来(lai)说(shuo),它的(de)确认程度和竞(jing)争度是直(zhi)接(jie)相(xiang)关的(de)。一(yi)(yi)些公司(si)不喜欢(huan)在选择靶点时(shi)冒(mao)险而更乐(le)于接(jie)受较大的(de)竞(jing)争,其他一(yi)(yi)些公司(si)却愿意冒(mao)险选择那些稍有竞(jing)争的(de)靶点,以(yi)期研发(fa)出(chu)一(yi)(yi)类药。

    潜(qian)在副(fu)作用的早(zao)期评(ping)估

        由于靶(ba)(ba)点(dian)(dian)的(de)多效性,同一(yi)(yi)靶(ba)(ba)点(dian)(dian)在不(bu)(bu)同组(zu)织(zhi)中功(gong)能可能不(bu)(bu)同,或在不(bu)(bu)同的(de)生长发育(yu)阶段(duan)表(biao)(biao)现出(chu)不(bu)(bu)同的(de)功(gong)能。所(suo)以,检测靶(ba)(ba)点(dian)(dian)在人体组(zu)织(zhi)中的(de)表(biao)(biao)达水平会很有帮助。尽(jin)管有例外,一(yi)(yi)般认为靶(ba)(ba)点(dian)(dian)表(biao)(biao)达范围越广(guang),针对该靶(ba)(ba)点(dian)(dian)的(de)药(yao)物的(de)副作(zuo)用(yong)就越大,因(yin)为药(yao)物是(shi)作(zuo)用(yong)于整个(ge)(ge)人体系统的(de)。评(ping)估潜在靶(ba)(ba)点(dian)(dian)相(xiang)关(guan)副作(zuo)用(yong)的(de)另外一(yi)(yi)个(ge)(ge)参(can)考信息(xi)是(shi),靶(ba)(ba)点(dian)(dian)在疾(ji)病(bing)组(zu)织(zhi)和正常组(zu)织(zhi)之间的(de)表(biao)(biao)达差异。举例来(lai)说,用(yong)于治(zhi)疗(liao)胃(wei)返(fan)流疾(ji)病(bing)的(de)质子泵抑制剂(ji)就有很高的(de)剂(ji)量(liang)接受(shou)度,因(yin)为其(qi)分(fen)子靶(ba)(ba)标(biao)胃(wei)H+/K+ ATP酶几乎只存在于胃(wei)粘膜组(zu)织(zhi)。这些描述表(biao)(biao)症的(de)重(zhong)要性因(yin)个(ge)(ge)体指症不(bu)(bu)同而不(bu)(bu)同。很显然,威胁生命的(de)癌症疾(ji)病(bing)对靶(ba)(ba)点(dian)(dian)相(xiang)关(guan)副作(zuo)用(yong)的(de)忍受(shou)度远(yuan)远(yuan)高于不(bu)(bu)那么(me)危险的(de)疾(ji)病(bing)。

        靶(ba)点(dian)(dian)敲除小鼠(shu)和人体靶(ba)点(dian)(dian)基(ji)(ji)(ji)因缺陷可以为(wei)靶(ba)点(dian)(dian)相关副作用提供(gong)更多提示。例(li)如(ru),用来(lai)治疗类风(feng)湿性(xing)关节炎(yan)的(de)线(xian)粒体酶(mei)二(er)氢乳清(qing)酸脱氢酶(mei)(DHODH)在小鼠(shu)实(shi)验(yan)中发(fa)现(xian)(xian)了致(zhi)畸性(xing)。应用新的(de)外显(xian)子测序技术(shu)发(fa)现(xian)(xian),该基(ji)(ji)(ji)因突变是米勒综合征(zheng)--一(yi)种经(jing)典遗传病(bing),表(biao)现(xian)(xian)为(wei)面不和肢体畸形--的(de)罪魁祸首(shou)。可见,对人基(ji)(ji)(ji)因疾病(bing)相关数(shu)据的(de)分析(xi)有助于靶(ba)点(dian)(dian)相关副作用的(de)早期发(fa)现(xian)(xian)。

        在Jackson实验(yan)室的(de)数据库中可(ke)以容(rong)易地找(zhao)到已知的(de)表型(xing)(xing)(xing)。为避免(mian)纯合敲除小(xiao)鼠(shu)的(de)胚胎致死性,也可(ke)以考(kao)虑(lv)限制性的(de)和/或(huo)诱导(dao)型(xing)(xing)(xing)敲除小(xiao)鼠(shu)。为评价突(tu)变型(xing)(xing)(xing)小(xiao)鼠(shu)的(de)表型(xing)(xing)(xing),German Mouse Clinic(GMC)已经建立起Helmholtz Zentrum München表型(xing)(xing)(xing)平台,对(dui)科研(yan)团(tuan)体开(kai)发权限。对(dui)于(yu)那些作(zuo)用很(hen)强或(huo)者不可(ke)逆抑制的(de)药物,敲除小(xiao)鼠(shu)的(de)表型(xing)(xing)(xing)学研(yan)究(jiu)对(dui)于(yu)评估靶(ba)点(dian)相(xiang)关的(de)副(fu)作(zuo)用很(hen)有帮助。

        当已(yi)知(zhi)靶(ba)点(dian)考(kao)虑其他适应(ying)(ying)症(zheng)时,已(yi)有临(lin)床数据(ju)的(de)详细(xi)研究(jiu)会很有帮(bang)助。医疗靶(ba)点(dian)数据(ju)库(TTD)已(yi)经(jing)被开(kai)发(fa)出来提供了很多(duo)医疗靶(ba)点(dian)和相应(ying)(ying)药(yao)物的(de)信息。

    从实验室到临床以及其他

        靶(ba)点验证(zheng)的(de)(de)主要(yao)(yao)不足在(zai)于针对特定(ding)疾病(bing)的(de)(de)靶(ba)点的(de)(de)有效性只能(neng)通过临(lin)床试验来判(pan)断。如上所述,2008至2010,仅有18%的(de)(de)新药或药物新适应症的(de)(de)II期临(lin)床实验取(qu)得(de)成(cheng)功,而失败案例中超过50%都是因为药效不足。从这(zhei)一角(jiao)度来看(kan),早期需要(yao)(yao)考虑验证(zheng)作(zuo)用模式的(de)(de)mechanistic biomarkers作(zuo)为靶(ba)点验证(zheng)的(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)关切:

        如果mechanistic biomarker显(xian)(xian)示药(yao)物(wu)不(bu)(bu)足以抑制靶(ba)点(dian),最(zui)好(hao)还是寻找(zhao)更为合适(shi)的(de)先导结构。不(bu)(bu)过,如果mechanistic biomarker证实(shi)(shi)药(yao)物(wu)对(dui)靶(ba)点(dian)/通路(lu)有很明显(xian)(xian)的(de)调节作(zuo)用(yong)(yong),但是临(lin)(lin)床(chuang)受益却不(bu)(bu)显(xian)(xian)著(zhu),就(jiu)要考察该靶(ba)点(dian)/通路(lu)是否有效(xiao)(xiao)了。一个典型的(de)案例是Mechanistic biomarker应用(yong)(yong)于(yu)判断血(xue)管紧(jin)张素II受体拮(jie)抗剂用(yong)(yong)于(yu)高(gao)血(xue)压治疗的(de)开发:I期临(lin)(lin)床(chuang)实(shi)(shi)验中(zhong),在(zai)健康受试(shi)者身上没有发现(xian)血(xue)压降低(di)效(xiao)(xiao)应,但是却检测到(dao)了血(xue)浆肾素的(de)代偿性增加(jia),这说明该通路(lu)在(zai)人体内仍然是有效(xiao)(xiao)应的(de)。那么(me),II期临(lin)(lin)床(chuang)发现(xian)该化合物(wu)因为靶(ba)点(dian)在(zai)人体内无(wu)效(xiao)(xiao)而导致达不(bu)(bu)到(dao)预期临(lin)(lin)床(chuang)目标的(de)风险就(jiu)大大降低(di)了。所(suo)以,我(wo)们建议尽早使用(yong)(yong)mechanistic biomarker验证靶(ba)点(dian),最(zui)好(hao)在(zai)临(lin)(lin)床(chuang)前动物(wu)实(shi)(shi)验中(zhong)就(jiu)使用(yong)(yong)。更多biomarker信息见(jian)文献[50]。

        所有体(ti)内靶(ba)点(dian)验(yan)证的方法,只要(yao)(yao)可(ke)能,都要(yao)(yao)涵盖已(yi)有的工(gong)具化合物或者已(yi)经建立的药物处方。例如,一个(ge)抗肿(zhong)瘤的新药靶(ba)点(dian),不(bu)仅需(xu)要(yao)(yao)验(yan)证其对转(zhuan)基因/敲除小鼠肿(zhong)瘤重(zhong)量的效应,还(hai)要(yao)(yao)评估不(bu)进行(xing)药物处理(li)时该效应是否还(hai)在。这是临床上靶(ba)点(dian)调节剂面临的一个(ge)情况。

    总结

        本文从(cong)拜耳医疗从(cong)业科学家的(de)(de)(de)(de)(de)角度讲述(shu)了靶点选择标准、靶点验证方法的(de)(de)(de)(de)(de)关键点。不过(guo),就不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)型(xing)、中(zhong)型(xing)和大型(xing)公司(si)而言,验证、临(lin)床、未被(bei)满足的(de)(de)(de)(de)(de)需求(qiu)、竞(jing)争和知(zhi)识(shi)产权等方面在靶点选择的(de)(de)(de)(de)(de)占比会差异很(hen)大。

        我们相信一个全(quan)面的(de)(de)(de)靶(ba)点(dian)验证会大(da)大(da)降低药物研发后期(qi)的(de)(de)(de)失(shi)败率。从这个角度来(lai)看,如果(guo)最初的(de)(de)(de)疾病前体(ti)无效,针对(dui)该靶(ba)点(dian)的(de)(de)(de)SMOL或BIOL再好也是没有意义的(de)(de)(de)。

     

     

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