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親和力 vs 內在活性:抓得牢 vs 做事情

關於任何一個藥物,有兩個彼此獨立的問題:它抓住標靶抓得有多牢,以及一旦結合,它會做什麼?親和力回答第一個,內在活性回答第二個。把兩者混為一談,是初學者最常犯的錯誤之一。

親和力:抓得有多牢

親和力只回答一個問題:藥物抓住標靶抓得有多牢?結合是一場拉鋸戰。分子不斷找到它的口袋(結合上去),又不斷脫落出來(解離下來)。親和力描述的是這一平衡停在哪裡。高親和力意味著藥物在很大比例的時間裡都處於結合狀態;低親和力意味著它很容易滑脫,難得待在標靶上。

我們用解離常數——記作 Kd——來給親和力賦一個數值。具體的數學留到下一篇;現在只需記住一個事實:Kd 越小,結合越緊。一個 Kd 在奈莫耳級別的藥物,抓得遠比一個 Kd 在微莫耳級別的藥物牢。親和力本身還完全沒有說明藥物是把標靶打開還是關閉——它只說明分子賴在口袋裡有多頑固。

內在活性:結合後會做什麼

現在來看第二個、彼此獨立的問題:當藥物坐進口袋之後,會發生什麼?這就是內在活性 / 效能——已結合的藥物所產生的生物學效應的大小。一個密切相關的詞是內在活性:一個已結合分子真正把它的標靶切換為「工作狀態」的能力。一個藥物可以抓得很牢卻什麼都不做,也可以抓得很鬆卻觸發強烈的反應。「抓得牢」和「效應強」是兩個互相獨立的旋鈕。

Affinity  →  "Does it bind, and how tightly?"   (a YES/NO + a number, Kd)
Efficacy  →  "Once bound, does it ACT, and how strongly?"

Four possible combinations:
  tight grip  + strong effect  =  a potent activator (an agonist)
  tight grip  + no effect      =  a tight blocker  (an antagonist)
  weak grip   + strong effect  =  binds rarely, but acts when it does
  weak grip   + no effect      =  mostly does nothing useful
親和力與內在活性是兩個互相獨立的旋鈕——每個藥物在兩者上都各有其位置。

第三個視角:在靶停留的時間

親和力是一種平衡,但值得窺探一下其中運動的部件,這就屬於結合動力學的範疇。兩個藥物可以有相同的 Kd,行為卻不同,因為一個快速地結合又解離,另一個則鎖定上去並久久逗留。一個藥物一旦結合後能待多久,叫作它的停留時間;長的停留時間可以讓標靶在藥物早已從血液中清除之後,仍維持在打開或關閉的狀態。所以「多牢」和「多久」是相關、但並不相同的兩個概念。

最後,親和力還與「標靶被佔據了多少」相關。在給定的藥物濃度下,親和力越高,就有越多份的標靶裡坐著藥物分子——也就是更高的受體佔據率。而只有被佔據的標靶才可能被作用,這正是內在活性重新登場的地方。先結合,再起效:佔據率是連接這兩個旋鈕的橋梁。