**一个残酷的事实**:临床试验失败的原因中,约 40~60% 与 ADMET 问题直接相关。其中药代动力学(PK)问题占 ~39%,毒性问题占 ~21%。
来看一组我常引用的数据来源(Kola & Landis, 2004; Waring et al., 2015):
| 失败原因 | 占比 | 典型表现 |
|----------|------|----------|
| 临床安全性/毒性 | 21% | 肝毒性、QT 延长 |
| 药代动力学不佳 | 39% | 低生物利用度、高清除率 |
| 缺乏有效性 | 30% | 靶点结合不够、脱靶效应 |
| 其他(商业、策略等) | 10% | 竞争性、可专利性差 |
你看,**药代和毒性加在一起占了 60% 以上**。这说明什么?说明我们做药物化学的,不能只盯着活性板上的 IC₅₀,得从一开始就把 ADMET 预测放进来。
我个人的工作流是这样的:
1. 设计化合物时,先用计算工具预测 logP、pKa、TPSA、hERG 风险
2. 合成前检查这些预测值是否在合理窗口内
3. 合成后第一时间做 ADMET 体外实验
4. 数据反馈到下一轮设计
这个“预测-实验-再设计”的循环,能节省大量时间和资源。
### 1.4 为什么需要 ADMET 分子描述符与 PCA 质控?
**记住**:ADMET 实验数据本身是有噪声的。同一化合物不同批次、不同实验室测出的结果可能差 2~3 倍。如果没有好用的质控方法,你根本分不清是化合物的问题还是实验的问题。
这就是为什么我要推出这门课——**用分子描述符做 PCA 质控**。分子描述符(比如 logP、分子量、氢键供体数、极性表面积等)能把化合物的结构特征量化。PCA 降维后,我们可以直观地看到哪些实验点偏离了正常分布,哪些批次数据异常。
这样做的好处:
- **快速发现异常实验点**:PCA 得分图中偏离椭圆区域的点就是疑点
- **对比不同实验室的数据一致性**:两个实验室的数据如果 PCA 投影不重叠,那就要找原因
- **监控批次间变异**:同一个化合物在不同批次间的描述符漂移,暴露合成工艺问题
下面这张图就是我常用的 ADMET 质控框架:
### 1.5 从计算到实验的闭环——这是我的一贯做法
很多同学问:“老师,我该先做计算还是先做实验?”
我的回答是:**两条腿走路**。别等全做完了计算再动手,也别盲目铺实验。我在项目里是这样排的:
1. **先用开源工具快速跑一遍预测**:比如用 RDKit 算描述符,用 SwissADME 看基础参数
2. **挑出几个最具风险的项目**:比如预测 hERG IC₅₀ < 10 μM,或者 logP > 5
3. **针对高风险项目先做实验确认**:不用全做,有针对性地验证
4. **把所有实验数据加上计算描述符放进 PCA**:看它们是否在同一个置信椭圆内
5. **如果发现离群点**:回头检查实验条件、样品纯度、计算参数设置
**一个小技巧**:在做 PCA 之前,先把描述符标准化(Z-score)。否则像 MW 这种数值大的描述符会主导主成分,而像 HBA 这种小的就几乎没权重。我见过太多人栽在这个细节上。
### 1.6 本课程要解决的核心问题
这门课不是讲 ADMET 理论本身——那些你可以在教科书里找到。**我要带你走通的是“用分子描述符 + PCA 做实验数据质控”的实操流程**。
具体来说:
- 怎么批量计算 200 个以上化合物的一致描述符
- 怎么处理缺失值和异常值
- 怎么选主成分数(不用靠感觉)
- 怎么画质控椭圆并自动标记离群点
- 怎么把离群点回溯到实验细节
我会用真实项目案例来演示,每个步骤都附上可运行的 Python 代码。你不需要懂 PCA 的数学细节,但你得会用这些工具。
### 1.7 本章小结
- ADMET 是**吸收、分布、代谢、排泄、毒性**的缩写,是新药研发从活性分子到候选药物的必经之路
- 临床失败原因中 **60% 以上与 ADMET 有关**
- ADMET 数据本身有**批次差异和实验噪声**,需要有效的质控手段
- **分子描述符 + PCA 降维**可以快速发现异常点、监控数据质量
- 本课程聚焦**实操**,不是理论课
> 说了这么多,其实就一句话:**ADMET 质控做好了,能救活不少好分子**。下一章我们就开始搭环境、装工具,准备好动手吧。