[发明专利]由物质混合物中检测和分离药物活性化合物的方法及其设备

说明书

药理研究经历了从使用独特的天然来源，经化学合成活性物质和对其进行动物实验测试到利用实验和理论方法对活性物质进行寻标、计算机辅助结构设计的发展。

随着对疾病的各种病因(例如缺乏或遗传引起蛋白的变性)的认识加深，药剂的药学研究和治疗变得更加复杂。因此，过去十年，利用分子生物学(人体基因工程)阐明了一些原发性神经变性疾病，如阿尔茨海默氏病、帕金森氏病、亨廷顿氏病、肌萎缩侧向硬化、朊病毒病(prionic diseases)和各种共济失调综合征的遗传因素。对于疾病内在的生物转变的认识为从症状缓和到病因治疗法的转变提供了基础。

医学中约30000种疾病中100-150种疾病适于药学工业的研究项目。现有的药剂目的在于在治疗上影响约400受体、酶和其它生物分子。然而，设想约有高达10000基因及其产品适于活性剂研究的对象。证明它们的病理上的相关性特别需要具有信息价值的分子和细胞体系。

除了合理设计(这涉及到根据经验值或已知的分子结构对物质的性质进行优化)，当前组合化学和组合生物合成在药物研究中起着重要作用；而后者仍处于发展阶段。

与植物和微生物二级代谢结构的复杂性相比，这些方法的重要的缺点是合成物质多样性是有限的。

为了利用天然的多样性，必不可少的是在传统的天然产物研究、分子医学和有机化学之间建立紧密的联系。在探索新的主题结构的研究中，植物和动物有机体以及真菌和微生物的选择是根据生态学观察和以前的人类治疗学知识，按化学分类随机进行的。

然而，测定物质混合物如通过组合化学所产生的物质库或天然产物萃取物中的一种或多种活性组份相当费时。

例如，天然物质萃取物在整个极性范围通常由大量(高达2000种)非常不同的物质组成。上述的极性是由于不同的基本结构和功能团所致。通常，只有相当少数的化合物的量就达到萃取物重量的约80％，而其它化合物的主要部分的存在量低到ppm级浓度范围，即非等摩尔。然而，常常是只有几个或甚至单一种物质具有生物活性，而这种活性可能是在萃取物中微量物质所产生的。

至今，天然萃取物的大部分色谱分离组分或由组合化学产生的广泛的物质库的处理和分析通常是使用处理量极高(high-throughput screening，高处理量筛选法；HTS)的自动化测试系统进行的。然而，这种方法费力、费钱。例如必须先用高极性溶剂由天然产物源(如，植物、动物、真菌、微生物)制备选择性萃取物，然后进行生物测试。从各有效的选择性萃取物得到细馏分，然后进行其它测试。

最后，有效组分分离之后，最终测试来表明那些纯物质具有生物活性和因此表示成功(hit)。色谱分离和测试这些次资料库(sublibraries)每次要几周。为了回收足量的纯物质，必需由大量的萃取物开始。这也导致制备HPLC柱(高效液相色谱柱)的成本增高，对溶剂的要求(购买和处理)也高。

经分离细馏分(但更多的是通过分离纯的天然物质)，萃取物的某些组分可能具有的协同或拮抗效应在高处理的筛选中就丧失了。因此，在第一次测试中有效的萃取物可能失去了其生物活性，这是因为分离成单一的物质防止了标的物接合(target-binding)，而标的物接合只有通过各种组分的相互作用实现。

从由组合化学制得的由多达19条化学上非常相似的多肽组成的合成多肽库测定其有效组份的方法表述在Zuckermann等人，Proc.Acad.Sci.USA 89，4505-4509(1992)，其中多肽来自氨基酸替换且以等摩尔量存在。为此，在多肽物质库中加入不足量的抗体，由快速凝胶过滤分离标的物(＝抗体)-多肽-复合物。用1％的三氟乙酸由复合物中游离出多肽，用质谱和氨基酸分析来说明其结构。然而这种方法不适于小分子的标的物-分子复合物(分子量低于或等于1500)，因为凝胶过滤技术只在分子量差异巨大时起作用。而且，根据这些作者，该方法要求等摩尔的混合物。此外，不可能测定试剂的协同活性，或有很大的偶然性。

Wieboldt等在Anal.Chem.，69，1683-1691(1997)中描述的实验同样是用于20-30分子极相关的的等摩尔混合物(具有通式1，4-苯并二杂吖庚因结构的合成衍生物)。合成物质的有限的多样性有助于实验进行。但同时也是这一应用的局限性。

同样，R.B.van Breemen等在Anal.Chem.，69，2159-2164(1997)中描述的脉冲超过滤质谱要求具有20种物质的等摩尔的混合物库。由于仅能用有机溶剂完成游离，不可检测到共价接合的物质。