分子探針還是分子鐵錘？

　　這一期的《Nat. Chem. Biol.》有一篇題為“The promise and peril of chemical probes”的評論文章，二十幾個作者都是化學生物領頭人，其中包括Stuart Schreiber和Brian Shoichet這樣的大腕。文章回顧了早期分子探針的缺陷并對未來如何保證探針質量提出一些建議。分子探針指能精確回答生物問題的化合物。自人類基因組破解后，可能的靶點大量出現，篩選技術也隨之高速發展。尤其是美國國立衛生研究院（NIH）2004年的醫學研究藍圖計劃開始后，美國大學從事化學生物學研究和其下游的新藥開發迅速升溫。這個計劃資助美國一些大學合成了近50萬類藥化合物，使生物學家有了大量可篩選的小分子庫。這個項目發現了大量分子探針，但由于經費問題好像已經停止。

　　分子探針和藥物分子有本質區別，因為二者的使用目的不同。藥物分子必須安全有效，活性、選擇性高低以及機理是否清楚是次要因素。而分子探針必須能準確回答一個生物問題，所以必須滿足高活性、高選擇性、機理清除等條件。但早期的探針經常達不到這些要求，尤其是選擇性。最有名的是激酶抑制劑staurosporin，幾乎抑制所有的蛋白激酶。所以盡管它抑制PKC的活性很高，但它的生物活性無法歸結到抑制PKC。文章列舉了多個被廣泛使用但選擇性差的分子探針。這些化合物根本不能叫做探針，實際應該叫分子鐵錘因為在使用濃度很多靶點功能被干擾。用這樣的探針做研究只能產出錯誤科學信息。

　　文章提出一個合格分子探針至少要達到體外酶活性<100 nM，對同族蛋白選擇性至少高于30倍，應該在制藥工業的標準脫靶蛋白組（如CEREP panel）進行活性鑒定，在細胞實驗有<1 uM的靶點相關活性。每個靶點最好有兩個結構不相干的相同質量探針，并有配套的陰性對照（即結構相似但無活性）。

　　為了凈化分子探針領域，這些大佬準備建立一個分子探針的門戶網站。這個網站將推薦針對每個蛋白現在已知的最佳分子探針，及時更新這些探針的活性和選擇性數據，推薦正確的使用辦法（如最高使用濃度）。當然這些人畢竟精力有限，最后應該整個領域共同維護這個網站，類似于wikipedia的運營模式。

　　分子探針對化學生物學十分重要，和基因手段比化合物可以快速看到靶點在蛋白水平、不同劑量、短暫抑制下的功能變化。好的分子探針可以作為藥物開發的先導物，甚至藥物。著名的Ibrutinib當年是作為一個探針合成的，最后成為價值420億美元的藥物。NIH的化合物庫由于投入有限，無論結構新穎性和理化性質都不盡人意。而從事化學生物研究的小組一般也沒有太多合成和藥化資源，所以優化能力非常有限。通過這個機制發現的探針即使勉強通過最低標準也有很多缺陷。真正的優質探針還是在制藥工業界，但由于競爭原因很多這些優質化合物不能被廣泛使用。希望現在正在興起的公開創新能改變這個局面。