从避孕药到抗癌、抗抑郁:这个经典分子骨架,为何还能不断诞生新药?

从避孕药到抗癌、抗抑郁:这个经典分子骨架,为何还能不断诞生新药?

这也是甾体类药物能够持续演进的重要原因之一。

早期甾体药物更多聚焦于替代、增强或抑制体内天然激素作用;而今天,甾体骨架既可以作为核受体调节剂和分子影像探针,也正在作为靶向递送、偶联药物和新型分子设计中的功能模块被探索。

过去25年,甾体药物创新集中在哪些方向?

从2000年至2025年获批的甾体药物来看,甾体化学的临床应用主要沿着几个方向持续拓展。

首先,性别相关疾病与生殖健康仍是甾体药物重要的应用场景之一。 孕激素受体(PR)、雌激素受体(ER)、雄激素受体(AR)等核受体,是甾体药物设计的核心靶点。围绕这些靶点,近年获批的甾体类药物在受体选择性、给药方式、组织作用和安全性方面持续优化,覆盖避孕、绝经相关症状、子宫内膜异位症、乳腺癌、前列腺疾病和痤疮等多个适应症。

以乳腺癌治疗为例,fulvestrant是具有代表性的甾体类选择性雌激素受体降解剂(SERD)。它并不只是简单拮抗雌激素受体,而是通过阻断共激活因子结合,并促进ERα降解,从而干预ERα介导的信号通路。这一案例说明, 甾体骨架不仅可用于构建受体配体,也可通过结构设计影响受体构象和蛋白的后续命运。

另一个值得关注的例子是fluoroestradiol F 18。它以雌二醇为核心结构,在特定位点引入放射性同位素氟-18,用于PET成像,以辅助检测复发或转移性乳腺癌患者的ER阳性病灶。 这使甾体骨架不再只服务于治疗,也可以成为辅助评估靶点表达和支持治疗决策的重要工具。

▲Fulvestrant和fluoroestradiol F 18简介(图片来源:参考资料[1])

第二,炎症相关疾病仍是甾体药物的重要阵地。糖皮质激素长期以来是抗炎治疗的代表性药物,但传统全身用药可能带来代谢紊乱、骨骼发育受影响、免疫抑制等不良反应。因此,新一代甾体抗炎药物的重要方向之一,是在保持抗炎活性的同时,尽可能改善安全性。

例如,ciclesonide和dexamethasone cipecilate体现了前药设计与局部活化策略;fluticasone furoate则通过提升受体亲和力、脂溶性和局部暴露等方式改善治疗窗口。Vamorolone则代表了另一种方向:通过结构修饰,旨在部分分离抗炎活性与传统糖皮质激素相关不良反应。

第三,神经系统疾病正在成为甾体药物创新的新兴方向。过去,人们对甾体药物的理解主要集中在内分泌和免疫调节,但神经活性甾体及其衍生物的临床进展正在改变这一认知。

例如,brexanolone和zuranolone用于治疗产后抑郁,ganaxolone则用于CDKL5缺乏障碍相关癫痫发作。这些药物显示, 甾体分子可通过GABAA受体正向变构调节等机制影响神经兴奋性。综述也特别指出,神经甾体及其合成衍生物近年来呈现出加速临床转化趋势。

总体来看,过去25年的获批药物说明,甾体药物并没有停留在传统激素治疗时代。它们正在从“受体激动或拮抗”走向更复杂的功能调控,从单一治疗作用走向诊断、递送和新型分子模式的多元应用。

从传统小分子到新型分子模式:甾体骨架正在被重新定义

如果说早期甾体药物的核心问题是“如何调节激素受体”,那么今天的甾体化学正在面对一个更加开放的问题: 如何利用甾体骨架的结构特征和生物学关联,构建具有全新功能的药物分子?

这也是当前甾体化学值得关注的趋势之一。

一方面,许多经典甾体激素受体,如ER、AR、PR、糖皮质激素受体(GR)和MR,本身就是重要药物靶点;此外,部分甾体衍生物还可作用于GABAA受体、FXR等其他靶点。 通过对甾体骨架进行精细修饰,研究者可以改变分子与受体的结合模式,在特定靶点上实现激动、拮抗、受体降解或功能分离等不同药理结果。

Fulvestrant就是这一思路的代表。它说明甾体分子可以不只是“占据受体”,还可以改变受体命运。通过在甾体骨架上引入较长的疏水侧链,fulvestrant能够影响ERα构象并诱导受体降解,也使甾体骨架成为构建受体降解剂的一类重要结构基础。

另一方面, 甾体骨架也可以作为新型分子模式中的功能模块。综述提到,甾体结构具有较高脂溶性,并且体内存在甾体相关转运机制,因此甾体可与其他药物偶联,作为脂溶性调节单元或转运载体,用于调节理化性质或实现靶向转运。

这为甾体化学打开了更广阔的想象空间。

图片来源:123RF

这些方向共同说明,甾体化学正在从传统小分子药物设计,走向更复杂的“结构平台化”应用。

正因为如此,未来甾体化学的研发重点不只是发现一个新的受体配体,而是能否围绕复杂结构修饰、选择性控制、代谢优化、机制验证和可放大合成,建立系统化的研发能力。

经典骨架背后的高门槛:甾体药物研发为什么难?

甾体骨架的优势,也伴随着明显的研发难度。

首先,甾体分子通常具有刚性稠环骨架和多个连续手性中心。 要在特定位点实现区域选择性和立体选择性的氧化、还原、取代、侧链引入或构型调整,往往需要高度定制化的路线设计。一个看似微小的取代基变化,可能显著改变受体亲和力、选择性、代谢稳定性和安全性。

第三, 从早期发现到工艺放大并不容易。甾体类分子的早期研究常常需要快速获得大量结构多样的类似物,用于构效关系探索;而进入候选分子优化和后续开发阶段后,又需要关键杂质与代谢物的制备及结构确证、同位素标记、立体化学表征与绝对构型确证、工艺开发和规模化交付等能力支持。

对于甾体类分子而言,“能合成”只是第一步。 具有转化价值的甾体化学平台,需要同时具备复杂结构构建、区域与立体选择性控制、路线优化、放大研究和跨技术平台协同能力。

面向复杂甾体分子创新,药明康德提供系统化化学赋能

甾体类分子在内分泌、肿瘤学及新型偶联药物等领域得到广泛应用,药明康德研发化学服务部(Research Chemistry Services,RCS)构建了覆盖发现、优化到工艺开发与规模化生产的甾体化学综合技术平台。依托超过15年的甾体化学研究经验以及100余名专职科学家团队,RCS已累计合成1万余种甾体化合物,在复杂多手性中心构建与结构精准修饰方面形成了深厚技术积累。平台建立了20余种甾体手性中心构建方法,并配套丰富的甾体起始原料与定制化路线设计能力,可高效支持从Hit-to-Lead、新结构开发到聚焦化合物库构建等早期研究需求。

针对甾体分子结构刚性强、区域与立体选择性要求高的特点,RCS能够通过路线开发、杂质与代谢物合成、同位素标记及绝对构型解析等能力,实现候选分子的系统性研究与优化。同时,平台支持毫克级至公斤级的交付能力,并通过早期工艺开发与放大研究缩短开发周期。已有案例显示,通过优化合成路径可实现反应步骤减少83%、项目周期缩短63%,显著提升研发效率。

此外,RCS将甾体化学与创新治疗模式开发深度结合,可支持基于甾体骨架的抗体偶联药物(ADC)、靶向蛋白降解剂、前药及氮芥类分子设计与合成,并与分析服务、反应条件筛选、重结晶平台、流动化学、光氧化还原及电化学等技术协同运行,实现从分子创新到可放大制造的无缝衔接。通过整合长期经验、模块化技术体系与跨平台能力,甾体化学平台能够为客户提供稳定、高效且可扩展的化学赋能,助力复杂甾体及新型偶联分子的研发与转化。

经典骨架的新周期

过去25年获批甾体药物的演进说明,甾体化学并不是一个已经完成使命的传统领域。相反,随着受体药理学、结构生物学、合成方法学、分子影像和新型偶联技术的发展,甾体骨架正在以更多方式参与新药创新。

未来,甾体药物研发的关键,可能不只是找到一个新的甾体类似物,而是如何在复杂结构修饰、受体选择性、代谢稳定性、组织作用、分子模式创新和可放大制造之间取得平衡。

对于药物研发企业而言,这需要的不仅是单一反应能力,而是贯穿发现、优化、验证、工艺开发与交付的系统化化学平台。

作为创新的赋能者、客户信赖的合作伙伴以及全球健康产业的贡献者,药明康德将持续通过独特的“CRDMO”业务模式,助力更多合作伙伴,为全球病患带来突破性创新疗法。

参考资料:

[1] Zhu et al., (2026). Approved Steroidal Drugs (2000−2025): A Medicinal Chemistry

Perspective. J. Med. Chem., https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c03005

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