在药物开发的后期发现阶段，等温滴定量热法（ITC）是用于表征结合特性的最常用的工具。等温滴定量热法是一种高分辨率方法，用于完整表征结合反应的基本化学细节。等温滴定量热仪通过测量分子相互作用时释放或吸收的热量来完成测试。还可对温度条件进行控制以了解结合的温度依赖性。在本博客中了解有关 ITC 测量和仪器的更多信息。

最近，配体-蛋白质结合的热力学特征重新激发了人们对药物发现的兴趣。这主要是因为它从机理上揭示了决定配体与靶标亲和力的分子相互作用。¹ 后期发现阶段的主要目标是评估和提高配体与蛋白质的效力和结合力。在分析不同化合物的结合亲和力时，作为配体与其靶标的结合驱动力，非常重要的是要了解此过程中所发生的能量变化。具体而言，ITC 可测量反应的焓变和结合亲和力，使科学家能够确定和优化哪些化合物最有可能被用作药物。

首先要考虑的测量参数是焓（ΔH）。根据吉布斯方程，焓的变化直接影响配体结合的可能性和效率。 因此，具有更有利结合特征的焓值的苗头药物得进一步开发，并且苗头药物到先导药物优化过程也应寻求提高结合焓值。² 原因之一是，由于添加亲脂基团以帮助提高成药性，因此在后期发现之后很难再提高熵特性。¹ 因此，提前考虑潜在的焓改进是有益的。¹ 另一个原因是，焓的负值越大，意味着配体与其靶点之间形成的相互作用就越特异，这对苗头药物的选择性改进具有显著影响。¹ 要评估哪种配体的焓值更有利，可使用配体的焓值与分子质量之比（称为焓效率）。¹ 总之，ITC 测量的焓值为确定配体是否有资格作为进一步修饰的候选药物提供了关键指示。

可考虑的第二个测量参数是结合常数（K_D）。K_D 是衡量相互作用强弱的指标；ITC 可以直接测量纳摩尔至毫摩尔范围内的结合亲和力。如果相互作用低于纳摩尔级，则可以进行竞争性替换测试，以确定更强结合剂的 K_D。ITC 分析的最新进展是可以确定动力学参数、解离率（k_off）和结合率（k_on）。这些动力学参数的测量对于发现具有理想滞留时间和优异结合亲和力的先导药物或候选药物非常重要。¹

如上所述，在发现后期阶段使用 ITC 具有很多技术优势。首先，ITC 允许在单个实验中测量所有的结合和热力学参数，包括焓和熵。其次，ITC 是一种灵敏的方法，除可量化反应的不同结合常数外，还可用于研究具有多个结合位点的复杂的分子间相互作用。第三，ITC 可在不使用任何染料或标记的情况下进行测量，样品消耗量较低。最后，该方法仅需极少的开发或优化步骤，是一种数据驱动型工具，可用于验证不同的计算模型。

总之，ITC 是一种强大且流行的工具，可用于测量分子相互作用时释放和吸收的热量。这对后期发现有很大的益处，因为测量的热力学和动力学参数可让我们深入了解哪些配体最有潜力用于未来的药物开发和使用。总体而言，ITC 可提供许多其他方法无法提供的独特信息。