综述：药物发现中的停留时间：当前见解与未来展望

这篇综述系统探讨了配体-受体复合物停留时间（RT）在药物发现中的关键作用，从理论模型（如锁钥模型、诱导契合模型）到实验方法（如SPR、NanoBRET）和计算技术（如分子动力学模拟），全面解析了RT对药效动力学（PD）和临床转化的影响，特别聚焦于G蛋白偶联受体（GPCR）的分子决定因素。

　　

引言

配体-靶标复合物的持续时间在过去的研究中长期被忽视，传统研究主要关注热力学常数（如K_D
、IC₅₀
）。然而，这些参数难以预测体内药效，因为药物作用还受吸收、分布、代谢和排泄（ADME）过程影响。近年来，停留时间（RT）——即配体与受体结合的持续时间——因其与药效的强相关性而成为研究热点。

定义与模型

配体结合机制主要分为三类：

1. 锁钥模型：配体（L）与受体（R）通过互补形状直接结合，形成LR复合物，RT由解离速率常数k_off
   的倒数定义。
2. 诱导契合模型：配体结合诱导受体构象变化，形成活性复合物LR*，其RT受多步速率常数（k₂
   、k₃
   、k₄
   ）调控。
3. 构象选择模型：受体预先存在动态平衡（R与R*），配体选择性结合特定构象，RT由k₆
   决定。

RT对药效的影响

RT与药效的关联性因靶点而异。例如：

• 正相关案例：腺苷A_2A
  受体激动剂、前列腺素DP2受体拮抗剂LAS191859（RT≈22小时）均显示RT延长可增强体内疗效。
• 例外情况：大麻素CB₂
  受体激动剂的RT与功能活性无明确关联，提示RT并非唯一决定因素。

实验方法

1. 放射性配体法：如[3H]标记技术，但合成成本高。
2. 非放射性技术：
   • 表面等离子共振（SPR）：实时监测结合事件，通过折射率变化量化动力学。
   • NanoBRET：利用荧光能量转移，适用于活细胞中GPCR配体结合研究。
   • 微尺度热泳（MST）：通过温度梯度下的分子迁移分析相互作用。

计算模拟方法

分子动力学（MD）模拟是研究RT的核心工具，常用增强采样技术包括：

1. 缩放MD（sMD）：降低能量势垒以加速解离事件观察。
2. 随机加速MD（RAMD）：施加随机力探索解离路径。
3. 元动力学（MetaD）：通过偏置势能面加速稀有事件采样，如用于p38 MAP激酶抑制剂研究。

分子决定因素

延长RT的关键机制包括：

1. 能量笼效应：配体因蛋白构象变化（如ECL2“盖子”）或疏水口袋封闭而被“捕获”。
2. 溶剂调控：水分子介入可能削弱配体-受体相互作用（如p38α MAPK抑制剂）。
3. 二级结合位点（SBP）：如β₂
   AR激动剂沙美特罗通过SBP结合实现RT延长。

结论与展望

RT研究正从理论走向临床转化，但仍需解决两大挑战：

1. 技术瓶颈：开发高精度、高通量的RT预测工具（如AI辅助的MD模拟）。
2. 机制解析：结合冷冻电镜等结构生物学手段，揭示“能量笼”的原子级细节。未来，定向设计长RT配体或成为优化疗效的新策略。