激酶生物学是药物发现研究的关键领域。在人类的基因组中共有 500 多个激酶编码基因。其中占比最高的是蛋白激酶，作用于特定的蛋白并通过磷酸化改变其活性。这些激酶在细胞的信号传导及其复杂的生命活动中起到了广泛的作用。其他不同的激酶作用于小分子物质，如脂质、糖、氨基酸、核苷等。
Deregulation of Kinase Function
激酶功能失调已经被证实参与众多疾病进程，包括肿瘤，免疫系统疾病、炎症、退行性疾病、代谢性心和心血管疾病，还有感染等。在过去的 30 年里，功能强大的激酶家族一直是重要的药物靶点。迄今为止有近 40 个激酶抑制剂药物获批上市，其中以受体酪氨酸激酶 (RTK) 抑制剂为主。然而对现有激酶靶向药物的耐药的出现促使人们寻找新的靶点。2018 年，Fleur M. Ferguson 和 Nathanael S. Gray 发表在 Nature Reviews Drug Discovery 上的一篇 Kinase inhibitors: the road ahead 一文中介绍了的肿瘤相关的热门靶点 (靶向转录调节激酶，靶向免疫调节激酶)；以及肿瘤以外如自身免疫性疾病，炎症和退行性疾病等的激酶靶点。
热门激酶靶点
1. 肿瘤相关激酶
● 受体酪氨酸激酶：
受体酪氨酸激酶 (RTK) 是目前成药最多的靶点家族，典型的靶点代表是 EGFR 和 VEGFR 等，其抑制剂可抑制肿瘤细胞增生和血管生成，已批准的相关药物如厄洛替尼 (Erlotinib)。
● 原癌基因激酶：
如 BCR-ABL ，PIK3CA 和 MAPK 等，其致病机理是能够促进细胞异常增生，已批准的药物是伊马替尼。
● 靶向转录调节激酶：
基因突变导致转录异常是常见的肿瘤发生因素。转录因子如肿瘤抑制因子 p53 和广泛作用的转录激活因子 myc 是最常见的转录因子之一。这些转录调节因子驱动的高水平的转录会促发致癌基因表达。许多肿瘤显示出明显的「转录成瘾 (Transcriptional Addiction)」，需要极高的转录水平来维持其快速增殖率。
一直以来，转录调控一直被视为小分子药物研发的一个棘手的目标，因为转录调控的许多功能是通过蛋白质和蛋白质-DNA 相互作用发挥的。转录相关激酶是转录机制的重要组成部分，也是重要药物作用的靶点，如已经为大多数已知的转录细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）家族, 如 CDK8,CDK7,CDK9,CDK11,CDK12,DYRK1A 等。
● 靶向免疫调控激酶：
免疫逃逸是肿瘤的一个标志，肿瘤的微环境通常包含更多的调节性免疫抑制性 T 细胞，这些细胞能够促进疾病的发展和转移。T 细胞检查点抑制剂因其可重新激活免疫系统进而促进肿瘤细胞清除，而成为针对癌症的有效方法，且已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于多种癌症治疗。这些药物的成功证明了免疫系统可以被刺激识别恶性细胞，并以此为基础寻找其他能够诱导抗癌免疫的策略。
由于激酶构成免疫信号的关键节点，因此对这一领域进行靶向验证研究也广泛开展，对激酶调节免疫系统的途径的了解也有所增加。重要的是，激酶靶点可以被小分子药物抑制，且小分子药物具有许多优势，与生物药相比，其口服给药增加依从性、成本降低以及可作用于细胞内靶点的能力。此外，由于肿瘤相关免疫细胞的遗传稳定性，更不容易发生抗激酶抑制剂的耐药性突变，这点也优于仅针对肿瘤细胞的激酶药物。热门的靶点包括 TAM (TYRO3, AXL 和 MER)，CDK8，CSF1R，PI3Kδ，PI3Kγ 等。
● 激酶抑制剂与免疫疗法的联合治疗
通过 T 细胞检查点阻断作用靶向肿瘤免疫逃逸的抗体在部分患者中疗效显著。但成熟肿瘤的有效免疫抑制作用会引发新的免疫抵抗而产生耐药。相反，靶向激酶抑制剂，如厄洛替尼，在大多数携带相关癌基因的患者（例如，NSCLC 中的突变表皮生长因子受体 EGFR）中引发应答。然而，由此产生的肿瘤消退往往是短暂的，获得性抵抗不可避免地发生。激酶抑制剂能够迅速减少已生成的肿瘤，可能会使剩余的癌细胞对免疫疗法敏感，从而使激酶抑制剂介导的缓解具有持久性。此外，激酶抑制剂也可能通过活化的 T 细胞促进肿瘤清除。新的证据表明激酶原癌基因可以在免疫逃逸和 T 细胞检查点抑制剂抵抗中发挥作用。因此，在发现现有的激酶抑制剂能与 T 细胞检查点阻断有效协同作用方面，已投入了大量的精力。这方面的热门激酶靶点包括 PI3Kγ，MEK，FAK，EGFR 等。
2. 自身免疫和炎症治疗相关激酶
三种细胞内激酶信号通路是这一领域的主要研究重点——JAK-STAT、BTK-SYK 和 MAPK-p38。这些激酶都是骨髓分化原发性反应蛋白 88，即髓样分化因子 88（MYD88）通路相关。
其中目前最为成功的是 JAK 激酶靶点抑制剂，它是 I 型和/或 II 型细胞因子受体信号的下游效应器。PAN-JAK 抑制剂 tofacitinib 最近已被 FDA 批准用于治疗类风湿关节炎 (RA)。目前，仍有大约近有 20 种选择性不同的 JAK 抑制剂正在临床试验中进程中，适应症包括银屑病、斑秃、强直性脊柱炎和狼疮。
以 BTK–SYK 通路为靶点的研究结果喜忧参半。几种 BTK 抑制剂已被批准用于治疗多发性骨髓瘤、淋巴瘤和 B 细胞白血病。而 SYK 抑制剂 fFostamatinib 在针对 RA 的研究中折戟，但针对于免疫球蛋白 A 肾病（一种炎症性肾病）的研发 II 期试验仍在进行中。该通路的其他靶点，包括 IL-1 受体相关激酶 1（IRAK1）、IRAK4 和 MAPK 活化蛋白激酶 2（MK2）都存在高质量的化学探针，它们其在治疗炎症性疾病方面的效果仍在评估中。
p38α MAPK 激酶的靶向治疗在临床上并不成功，大多数试验由于毒性或缺乏疗效而失败。据了解，这是由于 p38αMAPK 抑制对免疫系统的多效性影响，但临床前的小鼠炎症研究并未预测到这一点。
在自身免疫和炎症性疾病中，许多分子靶点或失调的生物过程都与肿瘤相关，因此这种激酶可以发挥多靶向治疗的作用。例如，多靶向的 CSF1R 抑制剂 PLX3397，适应症为关节疾病、绒毛结节性滑膜炎和肌腱鞘巨细胞瘤。类似的还有，肿瘤靶向 pI3kδ 和 PI3kγ 在免疫功能中起着明显的互补作用。PI3kδ 和 PI3kγ 双重抑制是治疗炎症性疾病的一种有吸引力的策略。
总之，炎症性疾病领域药物研发的发展已经开始通过开发新靶点和抗癌症药物的再利用来实现。
3. 退行性疾病相关激酶
退行性疾病领域构成了一个巨大的未满足的医疗需求，随着平均寿命逐渐延长，预计患者数量将增加的需求巨大。由于目前对大多数病例的发病机制了解不足，这一领域且具有特殊的挑战性。此外，由于退行性疾病的部位通常是大脑或眼睛，因此必须对化合物进行优化以穿过血-脑屏障或血-眼屏障并在这些区域达到有效浓度，同时又要避免系统性影响。尽管存在这些挑战，但最近仍取得了令人鼓舞的进展，如治疗视网膜色素变性（retinitis pigmentosa）中的未折叠蛋白反应（UPR）相关激酶抑制剂，相关靶点 DLK 等；治疗湿性年龄相关性黄斑变性（AMD）的激酶抑制剂，相关靶点如 VEGF。
在另外一个极挑战性的疾病领域神经退行性疾病领域，有两种热门激酶靶点：雷帕霉素（mTOR）的哺乳动物靶点与多种神经疾病有关，LRRK2 被确定为帕金森病（PD）的假定靶点。已经确定了这些激酶的有效性、选择性和脑渗透性，但了解这些激酶的神经功能以及是否或如何促进疾病病理学的挑战仍然存在。
4. 传染病相关激酶
激酶靶点正开始在多种传染病领域被探索，如疟疾相关的疟原虫 PfPI(4)K）IIIβ 激酶，疟原虫 CDPK4 激酶；病毒性疾病，包括埃博拉病毒（RHO 激酶）和登革热病毒（ABL 激酶），细菌性病原体，包括耐药结核分枝杆菌（如 PknA 和 PknB 激酶等）。
综上所述，激酶靶点是重要的药物开发靶点家族，但激酶靶点药物研发也面临多方面的挑战，如果新靶点的验证，克服耐药性，靶点选择性的提高，开发高效筛选技术等。
Promega 作为激酶靶点药物研发工具资深供应商，为您提供了基于生物发光的高灵敏度高效、高通量酶学筛选 (近 400 个激酶及激酶活性检测系统)、细胞学检测-NanoBRET Target Engagement 激酶检测系统 (近 300 个靶点，600 多个检测系统) 和 PROTAC 功能活性研究等多层面的激酶检测技术（检测 PROTAC 从透膜性，三聚体形成，泛素化，Proteasome 结合到最终降解的完整解决方案）。从生化酶学水平到细胞水平，从 screening 到 profiling 全方位满足您的研发需求。
Promega 激酶靶点药物研发工具
细胞水平激酶检测
NanoBRET™ Target Engagement Intracellular
Kinase Assays
此方法是在完整细胞中检测化合物和特定靶点实时的相互作用。此方法在本篇参考文献综述中也被提及。
系统中 NanoBRET™ tracer 可以透过细胞膜，进入细胞与 NanoLuc®- 靶点融合蛋白相互作用产生 BRET 现象，当待测药物与靶点蛋白存在相互作用时，由于药物与 tracer 竞争结合，BRET 信号减弱。通过 NanoBRET™ TE 检测系统可以检测活细胞水平的药物与靶点的亲和力以及药物膜通透性。
技术原理：
技术特点：
● 近 300 个检测系统
● 活细胞相互作用
● 活细胞内监测化合物 : 靶标滞留时间
● 适合高通量筛选
● 预构建载体，激酶 TE 系统适合上百种激酶
生化水平纯酶激酶检测
Screening&Profiling
Promega 目前拥有近 400 种激酶纯酶系统，配合强大的通用型检测试剂-ADP-Glo Kinase Assay 及高灵敏度的检测仪器等检测所需的所有工具，构成了一站式的完整解决方案，广受全球顶尖药厂和 CRO 所青睐的激酶药物筛选技术平台。
技术原理：
技术特点：
● 通用：几乎适用于任何产物为 ADP 的酶的检测，有针对于 screening 或 profiling 的检测系统
● 灵敏度高：接近放射性方法，更加节约成本
● 适用于高通量操作：可应用于 384-1536 孔板的高通量操作平台
● 适用的 ATP 浓度范围更宽：ATP 适用范围高达 1 mM
● 更丰富的技术资料支持：有针对近 400 个激酶的详细操作说明和反应条件数据，减少自行摸索消耗的时间
激酶靶点 PROTAC 活性
研究技术
PROTAC 技术诞生以后，使以前无法成药的靶点具有了可能性，同时一定程度解决了耐药性问题，成为了现在炙手可热的药物研发方向。
Promega 基于专利的 HiBiT 技术，为您提供检测 PROTAC 从透膜性，三聚体形成，泛素化，Proteasome 结合到最终降解的完整解决方案。
我们的技术可以为您回答：
● 靶蛋白是否被成功降解?
● PROTACs 是否进入了细胞并结合了靶蛋白或 E3 连接酶?
● PTOTACs 是否与靶蛋白和 E3 形成了三聚体?
● 靶蛋白是否被成功泛素化?
● 靶蛋白是否被运输到了蛋白酶体?
本文参考文献：
Kinase inhibitors: the road ahead，Fleur M. Ferguson1,2 and Nathanael S. Gray1,2*，Nature Review Drug Discovery,2018,Volume 17,353
图片来源：普洛麦格