1、WORD格式博士基地班碩士碩博連讀研究生獸醫(yī)碩士專業(yè)學(xué)位專業(yè)資料整理WORD格式學(xué)術(shù)型碩士農(nóng)業(yè)推廣碩士專業(yè)學(xué)位同等學(xué)力在職申請(qǐng)學(xué)位高校教師攻讀碩士學(xué)位"工程碩士專業(yè)學(xué)位全日制專業(yè)學(xué)位碩士中職教師攻讀碩士學(xué)位風(fēng)景園林碩士專業(yè)學(xué)位專業(yè)資料整理WORD格式西北農(nóng)林科技大學(xué)研究生課程考試試卷封面課程名稱：分子模擬與計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)學(xué)位課選修課"研 究生年級(jí)、姓名8研究生學(xué)號(hào)6所 在學(xué) 院系、部5專業(yè)學(xué)科4任課教師姓 名3考試日期考試成績(jī)?cè)u(píng) 卷教師簽字處專業(yè)資料整理WORD格式創(chuàng)新藥物的研發(fā)過程與藥物發(fā)現(xiàn)的途徑摘要：文中詳細(xì)介紹了新藥在研發(fā)過程中所需要經(jīng)歷的必要步驟和流程，同時(shí)介紹

2、了藥物的開發(fā)上市中需要的過程，展示了創(chuàng)新藥物的研發(fā)是十分耗時(shí)耗資的，也表達(dá)了新藥開發(fā)的重要性。此外從模擬創(chuàng)新在新藥創(chuàng)新方面的應(yīng)用，以及提出并介紹了現(xiàn)代生物學(xué)對(duì)新藥研發(fā)的幾種重要途徑。關(guān)鍵詞：新藥研發(fā)上市，模擬創(chuàng)新，現(xiàn)代生物學(xué)Innovative Drug R D Process and Drug Discovery PathwaysAbstract：In this paper, the necessary steps and processes of the new drugs in thedevelopment process are introduced in detail. At the

3、 same time, the process of drug development and listing is introduced. It shows that the research and development of innovative drugs is very time consuming and costly. It also reflects the importance of new drug development . In addition, from the application of analog innovation in the innovation

4、of new drugs, and put forward and introduced the modern biology of new drug research and development of several important ways. Key：new drugs，analog innovation，modern biology專業(yè)資料整理WORD格式1專業(yè)資料整理WORD格式一、概述創(chuàng)新藥物在國(guó)際上一般是指含有新化學(xué)實(shí)體(NCE) 的藥物。在我國(guó)，創(chuàng)新藥物具體是指 未在國(guó)內(nèi)上市銷售的來源于植物、動(dòng)物、礦物等藥用物質(zhì)制成的制劑和從中藥、天然藥物中提取的有效成份及其制劑及未在國(guó)

5、內(nèi)外獲準(zhǔn)上市的化學(xué)原料藥及其制劑、生物制品，同時(shí)還必須具有原創(chuàng)性，具有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。眾所周知，世界X圍內(nèi)的創(chuàng)新藥物研發(fā)形勢(shì)比較嚴(yán)峻，研發(fā)本錢在持續(xù)增加， 而總產(chǎn)量卻在減少。一項(xiàng)針對(duì)全球前十制藥企業(yè)的研究說明，與 2021 年相比，2021 年藥物研發(fā)上市本錢增加約25%至 10 億美元左右，而研發(fā)總體回報(bào)率從11.8%下降到 8.4%。由于近年來 重磅炸彈 級(jí)藥品專利紛紛到期，使得大型跨國(guó)制藥公司面臨巨大的研發(fā)壓力， 迫切需要尋找維持創(chuàng)新藥研發(fā)工程的同時(shí)全面降低研發(fā)本錢的藥物研發(fā)途徑。 本文介紹了創(chuàng)新藥物研發(fā)、上市的根本流程； 現(xiàn)代生物學(xué)對(duì)新藥發(fā)現(xiàn)的重要影響； 模擬創(chuàng)新在新藥研發(fā)中的重要作用

6、， 制藥公司內(nèi)部研發(fā)、外包研發(fā)和許可研發(fā)三種研發(fā)路徑的現(xiàn)狀及開展趨勢(shì)，以及與制藥公司開展相匹配的研發(fā)路徑。二、創(chuàng)新藥物研發(fā)及上市流程藥物從最初的實(shí)驗(yàn)室研究到最終擺放到藥柜銷售平均需要花費(fèi)12 年的時(shí)間。進(jìn)展臨床前試驗(yàn)的5000種化合物中只有5 種能進(jìn)入到后續(xù)的臨床試驗(yàn)，而僅其中的 1 種化合物可以得到最終的上市批準(zhǔn)。總的來說新藥的研發(fā)分為兩個(gè)階段：研究和開發(fā)。 這兩個(gè)階段是相繼發(fā)生有互相聯(lián)系的。區(qū)分兩個(gè)階段的標(biāo)志是候選藥物確實(shí)定，即在確定候選藥物之前為研究階段，研究階段包括四個(gè)重要環(huán)節(jié)，即靶標(biāo)確實(shí)定，模型的建立，先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)，先導(dǎo)化合物的優(yōu)化。確定之后的工作為開發(fā)階段。所謂候選藥物是指擬進(jìn)

7、展系統(tǒng)的臨床前試驗(yàn)并進(jìn)入臨床研究的活性化合物。2.1 研究階段2.1.1 靶標(biāo)確實(shí)立專業(yè)資料整理WORD格式2專業(yè)資料整理WORD格式確定治療的疾病目標(biāo)和作用的環(huán)節(jié)和靶標(biāo)，是創(chuàng)制新藥的出發(fā)點(diǎn)， 也是以后施行的各種操作的依據(jù)。藥物的靶標(biāo)包括酶、受體、離子通道等。作用于不同的靶標(biāo)的藥物在全部藥物中所占的比重是不同的。以2000 年為例，在全世界藥物的銷售總額中，酶抑制劑占 32.4%，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑占16.0%，受體沖動(dòng)劑占9.1%，受體拮抗劑占 10.7%，作用于離子通道的藥物占9.1%等等。目前，較為新興的確認(rèn)靶標(biāo)的技術(shù)主要有兩個(gè)。一是利用基因重組技術(shù)建立轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型或進(jìn)展基因敲除以驗(yàn)證與特

8、定代謝途徑相關(guān)或表型的靶標(biāo)。這種技術(shù)的缺陷在于，不能完全消除由敲除所帶來的其他效應(yīng)例如因代償機(jī)制的啟動(dòng)而導(dǎo)致的表型的改變等。二是利用反義寡核苷酸技術(shù)通過抑制特定的信使RNA 對(duì)蛋白質(zhì)的翻譯來確認(rèn)新的靶標(biāo)。例如嵌入小核核糖核酸snRNA控制基因的表達(dá)，對(duì)確證靶標(biāo)有重要作用。2.1.2 模型確實(shí)立靶標(biāo)選定以后， 要建立生物學(xué)模型， 以篩選和評(píng)價(jià)化合物的活性。 通常要制訂出篩選標(biāo)準(zhǔn)，如果化合物符合這些標(biāo)準(zhǔn)，那么研究工程繼續(xù)進(jìn)展；假設(shè)未能滿足標(biāo)準(zhǔn)，那么應(yīng)盡早完畢研究。一般試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?biāo)準(zhǔn)大致上有：化合物體外實(shí)驗(yàn)的活性強(qiáng)度；動(dòng)物模型是否能反映人體相應(yīng)的疾病狀態(tài)；藥物的劑量濃度 效應(yīng)關(guān)系，等等。可定量重復(fù)的體

9、外模型是評(píng)價(jià)化合物活性的前提。近幾年來，為了躲避藥物開發(fā)的后期風(fēng)險(xiǎn)，一般同時(shí)進(jìn)展藥物的藥代動(dòng)力模型評(píng)價(jià) ADME 評(píng)價(jià)、藥物穩(wěn)定性試驗(yàn)等。2.1.3 先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)新藥研制的第三步是先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)。所謂先導(dǎo)化合物（ leadingcompound，也稱新化學(xué)實(shí)體 new chemical entity，NCE，是指通過各種途徑和方法得到的具有某種生物活性或藥理活性的化合物。 因?yàn)槟壳暗闹R(shí)還缺乏以淵博到以足夠的受體機(jī)制指導(dǎo)藥物設(shè)計(jì)以使藥物的合成不必使用預(yù)先的模型，所以，先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)，一方面有賴于以上兩步所確定的受體和模型，另一方面也成為了整個(gè)藥物研發(fā)的關(guān)鍵步驟。一般來說，先導(dǎo)化合物主要

10、有如下幾個(gè)來源：對(duì)天然活性物質(zhì)的挖掘、現(xiàn)有藥物不良作用的改進(jìn)以及藥物合成心中間體的篩選等。目前，主要有兩個(gè)獲得新的先導(dǎo)化合物的途徑。一是廣泛篩選，這種毫無依據(jù)的方法在實(shí)際操作上其實(shí)是比較有效的。專業(yè)資料整理WORD格式3專業(yè)資料整理WORD格式過去半個(gè)多世紀(jì)以來， 由于這個(gè)原因， 先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)隨機(jī)性很強(qiáng)， 如從煤焦油中別離出的本份被發(fā)現(xiàn)具有抗菌作用因而被開發(fā)成為一系列諸如薩羅的抗生素；又如對(duì)染料中間體的篩選發(fā)現(xiàn)了苯胺以及乙酰苯胺具有解熱鎮(zhèn)痛作用， 經(jīng)改造得到了非那西丁和乙酰氨基酚等。近二十年來，計(jì)算機(jī)預(yù)篩被用于這一過程，大大加快了研究進(jìn)程。 另外，先導(dǎo)化合物的合理設(shè)計(jì)近年來也越來越成為這一

11、領(lǐng)域的熱點(diǎn)。所謂合理設(shè)計(jì)， 是指根據(jù)的受體 或受體未知但有一系列配體的構(gòu)效關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)展有針對(duì)性的先導(dǎo)化合物設(shè)計(jì)， 這種方法有別于一般普遍篩選的顯著特點(diǎn)在于目的性強(qiáng)， 有利于各種構(gòu)效理論的進(jìn)一步開展， 因此前途十分廣闊。2.1.4 先導(dǎo)化合物的優(yōu)化由于發(fā)現(xiàn)的先導(dǎo)化合物可能具有作用強(qiáng)度或特異性不高、藥代動(dòng)力性質(zhì)不適宜、毒副作用較強(qiáng)或是化學(xué)或代謝上不穩(wěn)定等缺陷， 先導(dǎo)化合物一般不能直接成為藥物。因此有必要對(duì)先導(dǎo)化合物進(jìn)展優(yōu)化以確定候選藥物， 這是新藥研究的最后一步。簡(jiǎn)要地說，先到化合物的優(yōu)化就是基于相似性原理制備一系列化合物， 評(píng)價(jià)其全面的構(gòu)效關(guān)系已對(duì)其物理化學(xué)及生物化學(xué)性質(zhì)進(jìn)展優(yōu)化。 優(yōu)化后再進(jìn)展

12、體內(nèi)外活性評(píng)價(jià)，循環(huán)反響，最終獲得優(yōu)良的化合物候選藥物 drug candidate2.2 臨床前及臨床研究2.2.1 臨床前研究2.2.1.1 藥物靶點(diǎn)確實(shí)認(rèn)這個(gè)是所有工作的開場(chǎng)。 藥物靶點(diǎn)是指藥物在體內(nèi)的作用結(jié)合位點(diǎn)， 包括基因位點(diǎn)、受體、酶、離子通道、核酸等生物大分子。現(xiàn)代新藥研究與開發(fā)的關(guān)鍵首先是尋找、確定和制備藥物篩選靶 分子藥靶。藥物靶點(diǎn)是指藥物在體內(nèi)的作用結(jié)合位點(diǎn)，包括基因位點(diǎn)、受體、酶、離子通道、核酸等生物大分子。選擇確定新穎的有效藥靶是新藥開發(fā)的首要任務(wù)。迄今已發(fā)現(xiàn)作為治療藥物靶點(diǎn)的總數(shù)約500 個(gè)，其中受體尤其是G-蛋白偶聯(lián)的受體 GPCR靶點(diǎn)占絕大多數(shù)，另還有酶、抗菌、抗

13、病毒、抗寄生蟲藥的作用靶點(diǎn)。 合理化藥物設(shè)計(jì) rational drug design可以依據(jù)生命科學(xué)研究中所提醒的包括酶、受體、離子通道、核酸等潛在的藥物專業(yè)資料整理WORD格式4專業(yè)資料整理WORD格式作用靶位，或其內(nèi)源性配體以及天然底物的化學(xué)構(gòu)造特征來設(shè)計(jì)藥物分子，以發(fā)現(xiàn)選擇性作用于靶點(diǎn)的新藥。 只有確定了靶點(diǎn)，后續(xù)所有的工作才有展開的依據(jù)。2.2.1.2 化合物的合成這個(gè)階段的工作主要負(fù)責(zé)新化合物的合成，大多數(shù)藥物的框架都是在現(xiàn)有化合物的構(gòu)造改造和優(yōu)化。 除此之外還有從動(dòng)植物中獲取的天然活性物質(zhì)，在獲得大量潛在活性物質(zhì)之后可進(jìn)展下面的步驟。2.2.1.3 活性化合物的篩選不是所有合成出

14、來的化合物都能有理想的活性，在這個(gè)階段需要通過生物實(shí)驗(yàn)手段篩選出初步有活性的化合物用作備選。這些化合物叫先導(dǎo)化合物 lead。得到的活性數(shù)據(jù)可以結(jié)合化合物構(gòu)造得到初步的構(gòu)效關(guān)系分析。 構(gòu)效關(guān)系可以有效的指導(dǎo)后續(xù)的化合物構(gòu)造優(yōu)化。 這一步工作主要在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)層面展開。 同時(shí)也存在一個(gè)化合物對(duì)目標(biāo) A 靶點(diǎn)沒有作用，卻有可能對(duì)其他的 B 靶點(diǎn) C 靶點(diǎn)有非常好的活性的情況，暫且不表。2.2.1.4 進(jìn)展下一步的化合物構(gòu)造修飾得到活性更好的化合物。 2 到 4 這是一個(gè)循環(huán)，直到我們得到了活性足夠理想的化合物。上面的內(nèi)容也就是藥物化學(xué)領(lǐng)域的大致工作X圍了。2.2.1.5 藥物評(píng)估評(píng)估藥物的藥理作用，平

15、安性與毒性，藥物的吸收、分布、代謝和排泄情況（ ADME 。這局部的實(shí)驗(yàn)需要在動(dòng)物層面展開。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有時(shí)候會(huì)有很大的差異。這一步的目的是確定藥物的有效性與平安性。2.2.1.6 制劑的開發(fā)藥物的服用需要在一定的媒介中，不能直接將藥物吞食服用， 所以制劑開發(fā)是藥物應(yīng)用的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。比方有的藥胃腸吸收很差，就需要開發(fā)為注射劑。有的藥對(duì)在胃酸里面會(huì)失去活性，就需要開發(fā)為腸溶制劑。 有的化合物溶解性不好，這也可以通過制劑來局部解決這個(gè)問題。前面這些內(nèi)容都統(tǒng)稱為臨床前研究。是藥物研發(fā)的最開端的內(nèi)容。各個(gè)實(shí)驗(yàn)的步驟并不一定嚴(yán)格按照這個(gè)順序展開，也沒有 1、 2、3 這樣一個(gè)明顯

16、的分界限。各個(gè)步驟是一個(gè)相互包容協(xié)調(diào)的關(guān)系。2.3 臨床研究專業(yè)資料整理WORD格式5專業(yè)資料整理WORD格式2.3.1 臨床 I 期在新藥開發(fā)過程中 ,將新藥第一次用于人體以研究新藥的性質(zhì)的試驗(yàn),稱之為期臨床試驗(yàn) .即在嚴(yán)格控制的條件下 ,給少量試驗(yàn)藥物于少數(shù)經(jīng)過慎重選擇和篩選出的*志愿者 (對(duì)腫瘤藥物而言通常為腫瘤病人),然后仔細(xì)監(jiān)測(cè)藥物的血液濃度排泄性質(zhì)和任何有益反響或不良作用,以評(píng)價(jià)藥物在人體內(nèi)的性質(zhì).期臨床試驗(yàn)通常要求*志愿者住院以進(jìn)展24 小時(shí)的密切監(jiān)護(hù) .隨著對(duì)新藥的平安性了解的增加 ,給藥的劑量可逐漸提高 ,并可以多劑量給藥 .通過期臨床試驗(yàn) ,還可以得到一些藥物最高和最低劑量

17、的信息,以便確定將來在病人身上使用的適宜劑量.可見 ,期臨床試驗(yàn)是初步的臨床藥理學(xué)及人體平安性評(píng)價(jià)試驗(yàn),目的在于觀測(cè)人體對(duì)新藥的耐受程度和藥代動(dòng)力學(xué),為制定給藥方案提供依據(jù).2.3.2 臨床 II 期通過期臨床研究 ,在*人身上得到了為到達(dá)合理的血藥濃度所需要的藥品的劑理的信息 ,即藥代動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù) .但是 ,通常在*的人體上是不可能證實(shí)藥品的治療作用的 .在臨床研究的第二階段即期臨床試驗(yàn) ,將給藥于少數(shù)病人志愿者 , 然后重新評(píng)價(jià)藥物的藥代動(dòng)力學(xué)和排泄情況 .這是因?yàn)樗幬镌诨疾顟B(tài)的人體內(nèi)的作用方式常常是不同的 ,對(duì)那些影響腸、胃、肝、和腎的藥物尤其如此。以一個(gè)新的治療關(guān)節(jié)炎的止通藥的開發(fā)為例

18、。 期臨床研究將確定該藥緩解關(guān)節(jié)炎病人的疼通效果如何， 還要確定在不同劑量時(shí)不良反響的發(fā)生率的上下， 以確定疼痛得到充分緩解但不良反響最小的劑量。 可以說，期臨床試驗(yàn)是對(duì)治療作用的初步評(píng)價(jià)階段。 期臨床試驗(yàn)一般通過隨機(jī)盲法對(duì)照試驗(yàn) 根據(jù)具體目的也可以采取其他設(shè)計(jì)形式 ，對(duì)新藥的有效性和平安性作出初步評(píng)價(jià)， 并為設(shè)計(jì)期臨床試驗(yàn)和確定給藥劑量方案提供依據(jù)。2.3.3 臨床 III 期在，期臨床研究的根底上， 將試驗(yàn)藥物用于更大X圍的病人志愿者身上，進(jìn)行擴(kuò)大的多中心臨床試驗(yàn)，進(jìn)一步評(píng)價(jià)藥物的有效性和耐受性或平安性，稱之為期臨床試驗(yàn)。 期臨床試驗(yàn)可以說是治療作用確實(shí)證階段，也是為藥品注冊(cè)申請(qǐng)獲得批準(zhǔn)提

19、供依據(jù)的關(guān)鍵階段，該期試驗(yàn)一般為具有足夠樣本量的隨機(jī)化盲法對(duì)照試驗(yàn)。 臨床試驗(yàn)將對(duì)試驗(yàn)藥物和撫慰劑不含活性物質(zhì) 或已上市藥品的有關(guān)參數(shù)進(jìn)展比較。 試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)當(dāng)具有可重復(fù)性。可以說，該階段是臨床研究專業(yè)資料整理WORD格式6專業(yè)資料整理WORD格式工程的最繁忙和任務(wù)最集中的局部。 除了對(duì)成年病人研究外， 還要特別研究藥物對(duì)老年病人， 有時(shí)還要包括兒童的平安性。 一般來講，老年病人和危重病人所要求的劑量要低一些， 因?yàn)樗麄兊纳眢w不能有產(chǎn)地去除藥物， 使得他們對(duì)不良反響的耐受性更差， 所以應(yīng)當(dāng)進(jìn)展特別的研究來確定劑量。 而兒童人群具有突變敏感性、遲發(fā)毒性和不同的藥物代謝動(dòng)力學(xué)性質(zhì)等特點(diǎn)， 因此在決定

20、藥物應(yīng)用于兒童人群時(shí)，權(quán)衡療效和藥物不良反響應(yīng)當(dāng)是一個(gè)需要特別關(guān)注的問題。 在國(guó)外，兒童參加的臨床試驗(yàn)一般放在成人試驗(yàn)的期臨床后才開場(chǎng)。 如果一種疾病主要發(fā)生在兒童，并且很嚴(yán)重又沒有其他治療方法， 美國(guó)食品與藥品管理局允許期臨床試驗(yàn)真接從兒童開場(chǎng)， 即在不存在成人數(shù)據(jù)參照的情況下， 允許從兒童開場(chǎng)藥理評(píng)價(jià)。我國(guó)對(duì)此尚無明確規(guī)定。2.4 新藥上市階段2.4.1 新藥申請(qǐng)?jiān)谕瓿伤腥齻€(gè)階段的臨床試驗(yàn)并分析所有資料及數(shù)據(jù)， 如證明該藥物的平安性和有效性，那么可以向 FDA 提交新藥申請(qǐng)。新藥申請(qǐng)需要提供所有收集到的科學(xué)資料。通常一份新藥申請(qǐng)材料可多達(dá) 100000 頁(yè)，甚至更多！按照法規(guī)，F(xiàn)DA應(yīng)在

21、 6 個(gè)月內(nèi)審評(píng)完新藥申請(qǐng)。 但是由于大局部申請(qǐng)材料過多， 而且有許多不標(biāo)準(zhǔn)，因此往往不能在這么短的時(shí)間內(nèi)完成。 1999 年對(duì)于單個(gè)化學(xué)分子藥的審評(píng)時(shí)間平均為 12.6 個(gè)月。2.4.2 藥物批準(zhǔn)上市上述任何一步反響得到的結(jié)果不好， 都有可能讓一個(gè)候選藥物胎死腹中。 最悲慘的結(jié)果可能是這個(gè)工程就直接被取消了。 能夠通過全部 3 期臨床評(píng)價(jià)而上市的新藥越來越少，局部原因是開發(fā)出比市場(chǎng)上現(xiàn)有藥物綜合評(píng)價(jià)更好的新藥越來越難。如果能夠走到這一步， 那么暫時(shí)可以說是大功告成了。從最開場(chǎng)的備選化合物走到這一步的藥物寥寥無幾。但是批準(zhǔn)上市了并不代表這個(gè)藥物就高枕無憂了。因?yàn)檫€有后面一步。新藥研制成功率是很

22、低的，大約5000 種化合物中被評(píng)估的只有 5 種可以進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，而大約只有1 種會(huì)被批準(zhǔn)。2.5 IV 期臨床研究專業(yè)資料整理WORD格式7專業(yè)資料整理WORD格式藥物上市后監(jiān)測(cè)。 主要關(guān)注藥物在大X圍人群應(yīng)用后的療效和不良反響監(jiān)測(cè)。 藥物使用知道其實(shí)就是說明書的增補(bǔ) 需要根據(jù)這一階段的結(jié)果來相應(yīng)修訂。 這一階段還會(huì)涉及到的一些內(nèi)容有， 藥物配伍使用的研究， 藥物使用禁忌 比方有些藥物上市就發(fā)現(xiàn)服藥期間服用西柚會(huì)影響藥物的代謝 。如果批準(zhǔn)上市的藥物在這一階段被發(fā)現(xiàn)之前研究中沒有發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重不良反響， 比方顯著增加服藥人群心血管疾病發(fā)生率之類的， 藥物還會(huì)被監(jiān)管部門強(qiáng)制要求下架。 有的藥物

23、甚至才上市一年，由于 4 期臨床評(píng)價(jià)不好而被迫下架。 FDA 要求的附加的上市后試驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)室和動(dòng)物試驗(yàn)，試驗(yàn)人群： 2080 例*志愿者、 100300 例病患志愿者、 10003000 例病患試驗(yàn)者。試驗(yàn)?zāi)康臑樵u(píng)定藥物平安性和生物活性，確定藥物平安性和劑量，評(píng)估藥物有效性，尋找副作用，驗(yàn)證藥物有效性，監(jiān)控長(zhǎng)期使用的不良反響。三、模擬創(chuàng)新對(duì)新藥研發(fā)的作用十一五 方案的 重大新藥創(chuàng)制 科技重大專項(xiàng)已經(jīng)如火如荼地展開 ,與醫(yī)藥、生物學(xué)和化學(xué)相關(guān)的研究院所、 大學(xué)和企業(yè)都以空前的熱情積極投入到申請(qǐng)、 辯論和即將實(shí)施的浪潮中。我國(guó)政府對(duì)新藥的創(chuàng)制從來沒有這樣大的投入。然而 ,我國(guó)的新藥研發(fā)剛剛由仿

24、制轉(zhuǎn)向創(chuàng)制的道路 ,制藥企業(yè)的創(chuàng)新剛剛起步 , 能力較弱 ,以致新藥的研究主要集中在研究院所和大學(xué)中。 然而 ,作為技術(shù)創(chuàng)新的藥物研發(fā)應(yīng)以企業(yè)為核心 ,這種嚴(yán)重的錯(cuò)位導(dǎo)致我國(guó)新藥研究與開發(fā)的脫節(jié)。研究院所和大學(xué)的目標(biāo)設(shè)定、價(jià)值取向和評(píng)價(jià)體系與企業(yè)有很大區(qū)別 ,事實(shí)說明大學(xué)和研究所的研究工程往往脫離企業(yè)和市場(chǎng)的需求 ,難以與開發(fā)接軌。所以 ,盡管國(guó)家倡導(dǎo)甚至規(guī)定產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合 , 但難以抑制由于體制問題所造成的矛盾 ,這是我國(guó)研發(fā)新藥速度慢、成功率低以及藥物的質(zhì)量不高的主要原因。所以 ,需要在重大新藥創(chuàng)制的專項(xiàng)行動(dòng)中調(diào)整思路 ,理順關(guān)系 ,切實(shí)落實(shí)創(chuàng)制新藥的目標(biāo)， 而新藥創(chuàng)制應(yīng)以模擬創(chuàng)新為主。3.

25、1 首創(chuàng)性藥物和模擬創(chuàng)新藥物按照藥物作用靶標(biāo)的新穎程度可將創(chuàng)新藥物分為兩類,即首創(chuàng)性藥物和模擬專業(yè)資料整理WORD格式8專業(yè)資料整理WORD格式創(chuàng)新藥物。這兩類藥物的研發(fā)目標(biāo)雖然都是具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和有市場(chǎng)潛力 ,但起步點(diǎn)和涉及的技術(shù)方法有所不同。 首創(chuàng)性藥物的作用靶標(biāo)是全新的、 首次發(fā)現(xiàn)的生物大分子 ,是從發(fā)現(xiàn)新的靶標(biāo)并通過確證而起始的研發(fā)工程 ,是由生物學(xué)研究為原動(dòng)力 ,所以可認(rèn)為首創(chuàng)性藥物是生物學(xué)驅(qū)動(dòng) ,目標(biāo)是創(chuàng)制作用于新的靶標(biāo)、新的作用環(huán)節(jié)和作用機(jī)制的新化學(xué)實(shí)體。 由于發(fā)現(xiàn)與疾病相關(guān)的基因及其表達(dá)產(chǎn)物 , 并確證與病理過程相關(guān)、成為藥物干預(yù)的靶標(biāo) ,是非常艱巨的應(yīng)用根底研究工程 ,投入巨大

26、 ,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng) ,風(fēng)險(xiǎn)大。模擬創(chuàng)新藥物是指研制藥物的作用靶標(biāo)是的 , 而且靶標(biāo)構(gòu)造也可能明確 ,還因?yàn)橛械幕钚曰衔锘蛩幬镒鳛閰⒖?,可進(jìn)展構(gòu)造模擬或根據(jù)藥效團(tuán)進(jìn)展設(shè)計(jì)。所以 ,模擬創(chuàng)新藥物是以化學(xué)作為驅(qū)動(dòng)研究的。研 發(fā)的 藥 物可 認(rèn)為 是 模 仿 性 的跟 進(jìn) (me-too), 或 是 優(yōu)于 已 有的 類似 藥 物(me-better)。這種研發(fā)模式的問題是當(dāng)一個(gè)新靶標(biāo)被披露 ,或相應(yīng)的藥物進(jìn)入臨床或上市后 ,往往有眾多的研發(fā)跟進(jìn) ,因此競(jìng)爭(zhēng)劇烈 ,研制的化學(xué)空間較小 ,新藥上市后的市場(chǎng)空間也比較擁擠。研制模擬創(chuàng)新藥物的關(guān)鍵是速度和對(duì)已有藥物的超越。表 1 比較了首創(chuàng)性藥物與模擬創(chuàng)新藥物

27、的區(qū)別。3.2 分子骨架和藥效團(tuán)概念是藥物模擬創(chuàng)新的根底藥物分子可認(rèn)為是由藥效團(tuán)和構(gòu)造骨架構(gòu)成的,藥效團(tuán)是藥物呈現(xiàn)特定藥理作用所必需的物理化學(xué)特征及其在空間的分布,這些物化特征是由不連續(xù)的離散的原子、基團(tuán)或片斷所構(gòu)成,如正電荷、負(fù)電荷、氫鍵給體、氫鍵承受體、疏水中心專業(yè)資料整理WORD格式9專業(yè)資料整理WORD格式和芳環(huán)質(zhì)心等。藥效團(tuán)需結(jié)合在分子骨架上,形成具體的分子。骨架可認(rèn)為是藥效團(tuán)的賦形劑 ,具有連續(xù)性的特征。一樣的藥效團(tuán)附著在不同的分子骨架上,構(gòu)成了作用于同一靶標(biāo)而構(gòu)造多樣的化合物。受體的柔性和可塑性,形成了雜亂性空間 ,表達(dá)為受體結(jié)合部位的多重性 ,因而可容納構(gòu)造多樣的配體 (藥物

28、)分子。分析模擬創(chuàng)新藥物與首創(chuàng)藥物的構(gòu)造特征 ,可認(rèn)為是在保持藥效團(tuán)前提下 ,變換構(gòu)造骨架 ,或者不改變骨架 ,只變換骨架上的某些原子或基團(tuán)。 保持藥效團(tuán)不變 ,保障和維系了特定的藥理活性 ;變換分子骨架 ,賦予了分子新的性質(zhì) ,例如改善藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)或物化性質(zhì) ,有利于發(fā)揮藥效 ,同時(shí) ,新的骨架表達(dá)了構(gòu)造的新穎性 ,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。3.3 構(gòu)造骨架變換的方式模擬創(chuàng)新藥物的分子設(shè)計(jì),主要是骨架的變換 ,變換的方式很多 ,可歸納為 3 個(gè)層次 :以電子等排原理變換骨架構(gòu)造;以優(yōu)勢(shì)構(gòu)造為導(dǎo)向的變換骨架構(gòu)造;以構(gòu)造 -活性演化的方式進(jìn)展骨架遷越。 電子等排置換是藥物化學(xué)和分子設(shè)計(jì)的經(jīng)典方法,包括原子

29、、基團(tuán)和環(huán)系之間的變環(huán)。抗?jié)兯幬颒+/K+-ATP 酶抑制劑奧美拉唑作為首創(chuàng)藥物上市后不久,模擬性藥物蘭索拉唑和泮妥拉唑相繼問世。變換的方式是用氟原子替換氫 ,避開了原創(chuàng)的專利。而且蘭索拉唑的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)強(qiáng)于奧美拉唑 ,泮妥拉唑用二氟甲氧基代替奧美拉唑的甲氧基,提高了代謝穩(wěn)定性。組氨 H2 受體阻斷劑的首創(chuàng)藥物是西咪替丁 ,是以組胺為出發(fā)點(diǎn) ,經(jīng)藥物化學(xué)的構(gòu)造衍變研發(fā)的卓越X例 ,其后繼的模擬創(chuàng)新藥物如雷尼替丁和法莫替丁等 ,分別是用呋喃和噻唑環(huán)代替了西咪替丁的咪唑環(huán) ,同時(shí)對(duì)側(cè)鏈的取代基作適當(dāng)?shù)淖儞Q以調(diào)整分子的堿性 ,使得模擬創(chuàng)新藥超越了首創(chuàng)分子。優(yōu)勢(shì)構(gòu)造是藥物化學(xué)的另一個(gè)概念 ,其定義是一

30、個(gè)構(gòu)造骨架可構(gòu)成與多種受體相結(jié)合的配體分子 。治療男性勃起障礙的磷酸二酯酶 5 抑制劑*那非是首創(chuàng)藥物 ,雖是偶然發(fā)現(xiàn)的 ,卻具有劃時(shí)代的意義。 伐地那非是將母核骨架異嘌呤的氮原子易位 ,成為新的骨架 , 烏地那非是韓國(guó) 2005 上市的模擬新藥 ,其藥效學(xué)強(qiáng)度和選擇性以及藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)均優(yōu)于*那非 , 且研發(fā)的時(shí)間與本錢也低于*那非。 骨架遷越最初是用計(jì)算技術(shù)在的數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找與苗頭化合物完全不同的拓?fù)涔羌?,但仍然保持有原來的生物活性。現(xiàn)今已不限于計(jì)算的方法 ,藥物化學(xué)家在用傳統(tǒng)的類似物設(shè)計(jì)方法專業(yè)資料整理WORD格式10專業(yè)資料整理WORD格式設(shè)計(jì)全新骨架 ,實(shí)現(xiàn)骨架的遷越。鈉葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋

31、白2 是治療 2 型糖尿病的藥物靶標(biāo) ,最初發(fā)現(xiàn) SGLT 抑制劑是天然產(chǎn)物二氫查耳酮根皮苷,經(jīng)骨架遷越將苯酚環(huán)變成苯并呋喃得到T-1095,現(xiàn)處于 II 期臨床研究。 Sergliflozin 是將天然產(chǎn)物的 2 個(gè)苯環(huán)距離縮短成一個(gè)碳原子, 為碳酸酯前藥,處于II期臨床研究。Dapagliflozin 模擬 Sergliflozin 的二苯甲基骨架 ,但將 O-葡萄糖苷變換成 C-糖苷 , 提高了穩(wěn)定性 ,現(xiàn)處于 III 期臨床研究階段。化合物 16 是通過螺環(huán)將糖環(huán)固定 ,對(duì)構(gòu)象加以限制 ,并成為新構(gòu)造類型的 SGLT 抑制劑。右芬氟拉明為 5HT2C 受體沖動(dòng)劑 ,最初批準(zhǔn)上市為減肥藥

32、 ,但一年后 (1997)被終止使用 ,系因使心臟瓣膜發(fā)生變形的嚴(yán)重不良反響。后來證明心臟瓣膜的不良反響是由于右芬氟拉明同時(shí)對(duì)5HT2B 的沖動(dòng)作用 ,所以 ,消除右芬氟拉明沖動(dòng) 5HT2B 的作用 ,提高對(duì) 5HT2C 亞型的選擇性活性 ,是研發(fā)減肥藥的途徑。 為此 ,對(duì)右芬氟拉明加以構(gòu)象限制 ,得到苯并氮雜化合物 lorcaserin ,它對(duì) 5HT2C 的選擇性作用強(qiáng)于 5HT2B100 倍,每日口服 10mg,bid ,連續(xù) 1 年可降低體重 3.6kg ,未見心臟瓣膜的變化 ,目前處于 III 期臨床研究。四、現(xiàn)代生物學(xué)帶動(dòng)新藥的研發(fā)4.1 現(xiàn)代組學(xué) 與藥物發(fā)現(xiàn)20 世紀(jì)下半葉以來

33、,生命科學(xué)的研究成果日益 成為人們關(guān)注的科學(xué)焦點(diǎn)。 基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)等現(xiàn)代 組學(xué) 學(xué)科逐漸形成并迅速開展和完善 ,這些學(xué)科從分別基因 (DNA) 、蛋白質(zhì)、 RNA(mRNA) 、代謝產(chǎn)物等多個(gè)層面對(duì)藥物發(fā)現(xiàn)過程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。4.1.1 基因組學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)人類基因組方案的實(shí)施和完成提供了更多基因變異與藥物個(gè)體效應(yīng)差異之間的關(guān)聯(lián)證據(jù) ,特別是人類基因組全序列物理圖譜的描繪,以及大量藥物作用相關(guān)基因的克隆與鑒定、單核苷酸多態(tài)性(SNP)的檢測(cè)與發(fā)現(xiàn) ,大規(guī)模基因分型技術(shù)、DNA 測(cè)序技術(shù)及生物信息學(xué)的快速開展,為從基因水平研究藥物反響的個(gè)體差異提供了物質(zhì)根底和技術(shù)支持。這

34、些研究成果為藥物發(fā)現(xiàn)提出了新的模式,即從基因功能到藥物。 基因表達(dá)是大局部機(jī)體對(duì)異質(zhì)物反響的樞紐。近年來通過聯(lián)合應(yīng)專業(yè)資料整理WORD格式11專業(yè)資料整理WORD格式用基因組表達(dá)譜與信號(hào)網(wǎng)絡(luò)分析 ,研究比較基因組在疾病發(fā)生與開展過程中以及藥物干預(yù)前后基因組表達(dá)改變 ,提示疾病相關(guān)的易感基因和藥物靶點(diǎn)共表達(dá)的新序列 ,極大地促進(jìn)了藥物作用新靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)。特別是針對(duì)單基因疾病 ,基因組研究對(duì)發(fā)現(xiàn)預(yù)防和治療疾病的靶標(biāo)十分有利并有助于治療藥物的分子設(shè)計(jì)。由于體內(nèi)單一基因變異的不可預(yù)見性常常直接導(dǎo)致臨床藥物療效的不可預(yù)測(cè)性。人類基因組序列的變異促使藥物基因組學(xué)(pharmacogenomics)的形成而成

35、為基因組學(xué)研究的另一亮點(diǎn)。藥物基因組學(xué)以提高藥物療效及平安性為目標(biāo) ,研究個(gè)體遺傳學(xué)特性如何影響機(jī)體對(duì)藥物的反響 ,包括基因變異所致的不同患者對(duì)藥物的反響性差異 ,以及導(dǎo)致藥物在不同人群中出現(xiàn)吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝和消除差異的基因特性 ,從而指導(dǎo)藥物開發(fā)過程以及臨床合理用藥。藥物基因組學(xué)的主要研究策略是選擇與藥物代謝、活化以及排泄等過程相關(guān)的候選基因 ,分析基因序列的變異性對(duì)藥物作用的影響。 藥物基因組學(xué)的開展依賴于高度靈敏的基因變異檢測(cè)和分析技術(shù) ,包括以 DNA 芯片、生物統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)和基于 SNP 研究的高通量篩選技術(shù)等。值得注意的是 ,在藥物發(fā) 現(xiàn)過程中 ,藥物基因組學(xué)研究也面臨以下挑戰(zhàn) :

36、 (1) 受藥物調(diào)節(jié)或影響的候選基因的準(zhǔn)確定義以及信號(hào)網(wǎng)絡(luò)途徑的合理分析 ;(2)疾病相關(guān)基因與藥物反響基因的相關(guān)性 ; (3)藥物反響表型的準(zhǔn)確定義 ; (4) 大規(guī)模藥物反響數(shù)據(jù)及有關(guān)資料的分析方法的建立和相關(guān)技術(shù)與道德倫理問題。只有充分而妥善處理好上述問題 ,才能合理地將藥物基因組學(xué)研究運(yùn)用于藥物發(fā)現(xiàn)過程 ,推動(dòng)個(gè)體化治療藥物的研究與開發(fā)。目前 ,基因組學(xué)研究已廣泛應(yīng)用于抗癌藥物、抗菌藥物、抗 HIV 藥物以及治療神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病的藥物發(fā)現(xiàn)過程。4.1.2 蛋白質(zhì)組學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)由于大多數(shù)核 酸具有同源性并與機(jī)體許多正常功能有著廣泛的聯(lián)系 ,因而作用于 DNA 的藥物往往選擇性差

37、,且常常伴有嚴(yán)重的細(xì)胞毒性 ; 而且疾病的特征通常主要表現(xiàn)在蛋白層面 ,因此 ,單一的藥物基因組學(xué)研究很難獲得突破性進(jìn)展。蛋白質(zhì)是基因表達(dá)的終產(chǎn)物 ,只有完全注釋基因組序列所編碼的蛋白功能 ,才能真正實(shí)現(xiàn)基因組研究的價(jià)值。 蛋白質(zhì)組學(xué)是研究生物機(jī)體、 組織或細(xì)胞甚至亞細(xì)胞器基因編碼的全部蛋白 ,包括蛋白組成、種類、分布、功能、代謝特征及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律等。專業(yè)資料整理WORD格式12專業(yè)資料整理WORD格式基因組研究結(jié)果提示 ,人類至少包含數(shù)萬個(gè)基因表達(dá)數(shù)十萬蛋白。其中許多蛋白很可能是控制人類疾病發(fā)生與開展的關(guān)鍵執(zhí)行體 ,因此很有可能成 為藥物作用的潛在靶點(diǎn)。而且 ,目前的約 500 個(gè)藥物作用

38、靶點(diǎn)中 (不包括抗菌、抗病毒、抗寄生蟲 藥的作用靶點(diǎn) ) ,主要是受體、酶類、離子通道和核受體等 ,其中 90% 的靶點(diǎn)為蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)組學(xué)研究通過組織或細(xì)胞樣品抽提、 兩維 (2D)凝膠電泳別離、結(jié)合色譜與質(zhì)譜 (MS) 技術(shù)、圖象處理與數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及生物信息技術(shù)等 ,全面檢測(cè)疾病發(fā)生與 開展過程以及藥物干預(yù)過程中 ,蛋白質(zhì)表達(dá)譜和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用的變化 ,從而發(fā)現(xiàn)影響疾病或藥物作用的關(guān)鍵蛋白 ,并對(duì)這些蛋白進(jìn)展一級(jí)構(gòu)造和三維構(gòu)造測(cè)定 , 綜合分析其生物學(xué)功能 , 推測(cè)新的、潛在的藥物作用靶標(biāo)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究不僅為發(fā)現(xiàn)藥物作用潛在靶點(diǎn)提供可能 ,同時(shí)也能提高已發(fā)現(xiàn)的藥物作用下游事件的

39、效率 ,并促進(jìn)人們根據(jù)蛋白質(zhì)空間構(gòu)造及其變化規(guī)律合理設(shè)計(jì)藥物或?qū)ζ溥M(jìn)展構(gòu)造改造。因此 ,蛋白質(zhì)組學(xué)是基因組和藥物發(fā)現(xiàn)的橋梁和紐帶。近年來 ,人們根據(jù)蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物研究中的應(yīng)用提出了藥物蛋白質(zhì)組學(xué)(pharmacoproteomics)或稱化學(xué)基因組學(xué) (chemogenom ics)。其研究?jī)?nèi)容包括根底和臨床兩個(gè)方面 :根底研究主要包括藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)、候選化合物的篩選、藥物臨床前評(píng)價(jià)以及藥物作用機(jī)制的探討等;臨床研究主要包括將疾病特異性蛋白作為有效藥物選擇的依據(jù)和臨床疾病診斷的標(biāo)志物,以及臨床患者的個(gè)體化治療。此外 , 化學(xué)蛋白質(zhì)組 學(xué) (chemoproteomics)和構(gòu)造 蛋白

40、質(zhì)組學(xué) (structuralproteomics)在藥物發(fā)現(xiàn)過程中也有著重要的應(yīng)用價(jià)值。化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)是利用特定的化學(xué)小分子探針研究靶蛋白的生物學(xué)功能 ,或通過篩選小分子配體與蛋白的結(jié)合驗(yàn)證可能的靶。 構(gòu)造蛋白質(zhì)組學(xué)旨在為所有蛋白提供三維構(gòu)造信息并為大量未注釋蛋白的功能研究提供線索。 化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)構(gòu)造蛋白質(zhì)組學(xué)能夠幫助認(rèn)識(shí)某種 蛋白質(zhì)的構(gòu)造 ,預(yù)示其生物學(xué)功能 ,并評(píng)價(jià)其作用藥物靶標(biāo)的潛能 ,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)藥靶的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn) ,并提 高藥物篩選的成功率。 目前 ,蛋白質(zhì)組學(xué)已經(jīng)成功用于腫瘤、糖尿病、艾滋病、關(guān)節(jié)炎、心血管疾病等多種疾病相關(guān)蛋白的檢測(cè) ,為發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)治療這些 疾病的藥物靶標(biāo) ,以及

41、篩選相關(guān)候選化合物提供有力的工具。4.1.3 轉(zhuǎn)錄組學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄組 (transcriptome)是指一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的一整套mRNA 轉(zhuǎn)錄物 ,包含在生理或?qū)I(yè)資料整理WORD格式13專業(yè)資料整理WORD格式病理狀態(tài)下 ,生命體的細(xì)胞或組織在某一環(huán)境條件、某一生命階段所表達(dá)的全部基因種類以及表達(dá)水平。 轉(zhuǎn)錄組學(xué) (transcriptomics)研究可以準(zhǔn)確反映基因表達(dá)的時(shí)空性 ,以及機(jī)體組織細(xì)胞對(duì)內(nèi) /外環(huán)境變化的反響性和適應(yīng)性。轉(zhuǎn)錄組學(xué)通過分析轉(zhuǎn)錄譜中的共調(diào)節(jié)基因 ,說明基因選擇性表達(dá)所依賴的復(fù)雜調(diào)控信號(hào)網(wǎng)絡(luò) ,提示基因組中與某一生命現(xiàn)象或病理狀態(tài)相關(guān)的基因; 基于這些信號(hào)網(wǎng)絡(luò)尋找和發(fā)現(xiàn)調(diào)

42、控基因的未知生物學(xué)功能,提示藥物潛在的作用靶點(diǎn)及其發(fā)揮作用的分子機(jī)制。轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究的主要技術(shù)手段主要是基因芯片技術(shù),其主要分析方法包括隨機(jī) cDNA 測(cè)序、mRNA 展示和差異雜交等。 轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究在藥物發(fā)現(xiàn)過程中也具有重要的應(yīng)用價(jià)值 ,包括藥物靶點(diǎn)的探索與發(fā)現(xiàn)、指導(dǎo)新藥設(shè)計(jì)與合成、新藥篩選等。4.1.4 代謝組學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)機(jī)體代謝物的動(dòng)態(tài)變化可以敏感地反映機(jī)體對(duì)外源性化合物的反響性,并提示機(jī)體的生理或病理狀態(tài)。代謝產(chǎn)物譜包含豐富的生物學(xué)信息,這些信息可以反映或提示機(jī)體對(duì)藥物的代謝途徑、代謝特點(diǎn)以及藥物對(duì)機(jī)體整體的影響。1999年英國(guó)教授 Nicholson 等在 NMR 分析的根底上首次正式

43、提出代謝組(metabonomics)學(xué)概念 (Nicholson.2002)。代謝組學(xué)的主要研究對(duì)象是生物體液 (包括尿液、血液、汗液、膽汁、腦脊液 等)細(xì)胞提取物以及組織提取物 ,動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)機(jī)體生物液體中內(nèi)源性和 /或外源性代謝產(chǎn)物的濃度與功能 ,即代謝產(chǎn)物譜的變化 ,從而動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)藥物對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的生物學(xué)作用及機(jī)體的反響性。代謝組學(xué)通過分析機(jī)體生物液體和組織中代謝產(chǎn)物譜的變化 ,研究機(jī)體整體生物學(xué)狀況及其功能調(diào)節(jié)。代謝組學(xué)與其它組學(xué) 相互聯(lián)系 ,共同提示生命現(xiàn)象的本質(zhì)。然而 ,盡管基因組學(xué) /轉(zhuǎn)錄組學(xué)或 蛋白質(zhì)組學(xué)研究可以直接或間接反映外 /內(nèi)環(huán)境改 變對(duì)機(jī)體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng) ,但這種效應(yīng)很

44、難從 整體上反映機(jī)體的終點(diǎn)狀態(tài)。例如 ,有些藥物可以直接影響基因的表達(dá)與調(diào)控 ,但由于在基因多態(tài)性、 機(jī)體代償性機(jī)制等許多因素的影響下 ,有時(shí)候藥物對(duì)機(jī)體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)與基因和蛋白表達(dá)并沒 有明顯的相關(guān)性。在這種情況下 ,基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)或蛋白質(zhì)組學(xué)研究就不能比較準(zhǔn)確地反響機(jī)體的最終反響性。 代謝產(chǎn)物是機(jī)體繼基因激活、 轉(zhuǎn)錄、翻譯、翻譯后修飾等一系列生命活動(dòng)之后的最終信號(hào)載體之一。因此 ,代謝組學(xué)研究有可能更為準(zhǔn)確而全面地提醒藥物對(duì)機(jī)體所產(chǎn)生的生物專業(yè)資料整理WORD格式14專業(yè)資料整理WORD格式學(xué)效應(yīng)以及機(jī)體對(duì)藥物的作用。 代謝組學(xué)通過分析與藥物作用密切相關(guān)的生物液體中內(nèi)源性代謝產(chǎn)物

45、濃度,比對(duì)藥物不同作用劑量以及不同作用時(shí)間機(jī)體代謝產(chǎn)物譜特征 ,從而為尋找藥物的作用靶點(diǎn),探索藥物作用機(jī)制以及疾病早期診斷的生物標(biāo)志物提供有力工具, 成為基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究的有力補(bǔ)充。此外 ,代謝組學(xué)技術(shù)還可以廣泛地參與藥物的早期藥理學(xué)活性及毒性篩選、先導(dǎo)化合物的選擇與優(yōu)化,以及藥物臨床前平安性評(píng)價(jià)。4.2 高通量篩選和高內(nèi)涵篩選與藥物發(fā)現(xiàn)隨著組合化學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)、 天然產(chǎn)物別離純化等技術(shù)的快速開展,后基因組時(shí)代出現(xiàn)大量的候選化合物,而人類基因組方案和蛋白質(zhì)組研究不斷發(fā)現(xiàn)大量新的潛在藥物靶標(biāo)。 制藥工業(yè)迫切需要對(duì)這些新的候選物進(jìn)展藥效學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)、毒理學(xué)等多方面的快速

46、規(guī)模化篩選,同時(shí)對(duì)可能的藥物靶標(biāo)進(jìn)展驗(yàn)證和確認(rèn)。因此 ,構(gòu)建快速高效的藥物篩選體系和新的技術(shù)方法成為藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來 ,高通量篩選 (high throughput screening, HTS)、高內(nèi)涵篩選(high content screening, HCS)技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于藥物的發(fā)現(xiàn)過程。4.2.1 高通量篩選在藥物發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用HTS 是上世紀(jì)末開場(chǎng)興起的藥物篩選新技術(shù)體系。 HTS 主要依賴于體外細(xì)胞和分子水平的篩選模型 ,可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)樣品的高度自動(dòng)化大規(guī)模篩選 ,這一篩選過程又被稱為反向藥理學(xué)。 HTS 篩選的靶點(diǎn)包括受體、酶、離子通道等 ,其常用檢測(cè)技術(shù)有基于

47、受體配體結(jié)合實(shí)驗(yàn)的同位素標(biāo)記法、酶底物法、報(bào)告基因法、熒光探針標(biāo)記法等。 與傳統(tǒng)藥物篩選方式相比,HTS 具有明顯的優(yōu)勢(shì) ,主要表達(dá)在 :(1)微量篩選 ,節(jié)約資源 : HTS 一般僅需微克 ( g)樣品便可對(duì)候選物進(jìn)展篩選,從而大量減少實(shí)驗(yàn)耗材;(2)有效利用藥用資源,提高藥物發(fā)現(xiàn)機(jī)率: HTS 實(shí)現(xiàn)了藥物篩選的規(guī)模化 ,并可通過一藥多篩 ,充分挖掘藥物的可能藥用價(jià)值 ; (3)高度自動(dòng)化 ,操作便捷 : HTS 主 要采用計(jì)算機(jī)進(jìn)展操作控制 ,減少人為操作誤差率 并提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 HTS 通常包括候選化合 物和篩選模型 (通常是單一的藥物靶標(biāo) )的選擇 ;候選物對(duì)藥靶藥理學(xué)作用的初

48、步篩選 ; 然后選擇具有活性的候選物對(duì)其進(jìn)展復(fù)篩 ,重點(diǎn)研究該候選物與藥靶作用的強(qiáng)度、 量效關(guān)系以及作用特征等 ; 此后 ,根據(jù)樣品初篩和復(fù)篩的結(jié)果 ,再選擇其中某個(gè)或某些特定候選物進(jìn)展深入篩選 ,專業(yè)資料整理WORD格式15專業(yè)資料整理WORD格式包括候選物對(duì)藥物作用的根本細(xì)胞毒性、選擇性強(qiáng)弱、 可能作用機(jī)制、 與同類化合物的比較研究等。近幾年,HTS 技術(shù)進(jìn)一步微量化和自動(dòng)化,形成超高通量篩選(ultra high throughput screening,uHTS)。 uHTS 采用微量化技術(shù)和更靈敏的檢測(cè)方法以及高度自動(dòng)化進(jìn)樣系統(tǒng)與 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) ,進(jìn)一步提高藥物篩選的效率并降低本錢。

49、檢測(cè)微量化和操作自動(dòng)化是 uHTS 的關(guān)鍵技術(shù)。目前 uHTS 檢測(cè)所需樣品體積為 pL 水平 ,每日篩樣量可高達(dá) 10 萬次以上。4.2.2 高內(nèi)涵篩選在藥物發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用然而 ,經(jīng)典的 HST 僅基于孔的單一藥物靶標(biāo)檢測(cè) ,所獲得數(shù)據(jù)仍然有限 ,而且初篩所獲得陽(yáng)性結(jié)果還需進(jìn)一步確認(rèn) ,而陰性結(jié)果容易忽略候選物的可能作用。因此 ,高通量、多靶點(diǎn)地對(duì)候選物進(jìn)展活性評(píng)價(jià)成為藥物篩選的開展方向。 HCS 是指在保持細(xì)胞構(gòu)造和功能完整的條件下 ,盡可能同時(shí)檢測(cè)被篩選樣品對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、遷移、凋亡、代謝途徑及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個(gè)環(huán)節(jié)的影響 ,涉及的靶點(diǎn)包括細(xì)胞的膜受體、胞內(nèi)成分、細(xì)胞器和離子通道等 ,即從單

50、一實(shí)驗(yàn)中獲得大量與候選物藥理學(xué)活性相關(guān)的信息及其潛在的毒性作用。 HCS 是一種基于細(xì)胞層面的、多元的藥物篩選方法 ,它主要依賴于高分辨率的細(xì)胞成像系統(tǒng) ,充分整合樣品制備技術(shù)、自動(dòng)化設(shè)備、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) ,檢測(cè)試劑 ,生物信息學(xué)等資源的綜合優(yōu)勢(shì) ,在細(xì)胞或分子水平上實(shí)現(xiàn)對(duì)候選物的多元化、快速化和規(guī)模化篩選。基于細(xì)胞的篩選有如下優(yōu)點(diǎn) :不需要純化靶蛋白 ;在細(xì)胞中靶蛋白的構(gòu)象、活性以及生物學(xué)功能更接近于自然生理狀態(tài) ;對(duì)于有細(xì)胞毒性的化合物 ,用細(xì)胞研究化合物的作用可以觀察到化合物的毒性 ;化合物可能不能夠跨過細(xì)胞膜到達(dá)細(xì)胞內(nèi)的靶 ,基于細(xì)胞的篩選將剔出這些藥物。 因此 ,經(jīng)過 HCS 篩選得到

51、的陽(yáng)性化合物(hits)和先導(dǎo)化合物 (leads)更可靠 ,并能有效地抑制 HTS 成功率低的缺陷 ,使研究人員可以在新藥發(fā)現(xiàn)早期階段就獲得候選化合物對(duì)細(xì)胞多重效應(yīng)的詳細(xì)數(shù)據(jù) ,包括細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞形態(tài)改變和藥物毒性效應(yīng)等。 HCS 的檢測(cè)載體和所需樣品體積與 HTS 沒有明顯的差異 ,檢測(cè)儀器多采用熒光顯微鏡。目前 ,HCS 已經(jīng)引起了國(guó)際制藥公司的高度重視。有科學(xué)家預(yù)言 ,在今后的藥物發(fā)現(xiàn)中 HCS 將有可能起到關(guān)鍵性作用。4.3 藥物分子設(shè)計(jì)和虛擬篩選與藥物發(fā)現(xiàn)專業(yè)資料整理WORD格式16專業(yè)資料整理WORD格式后基因組時(shí)代的藥物分子設(shè)計(jì)開展的顯著特點(diǎn)是: 計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)以

52、及信息科學(xué)的結(jié)合日益嚴(yán)密,共同推動(dòng)藥物分子設(shè)計(jì)的迅速開展。藥物分子設(shè)計(jì)主要包括分子模擬和計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)。就設(shè)計(jì)方法而言,藥物分子設(shè)計(jì)包括基于配體的藥物設(shè)計(jì)(ligandbased drug design, LBDD) 和基于靶標(biāo)的藥物設(shè)計(jì)(targetsbased drug design, TBDD)。LBDD 主要根據(jù)現(xiàn)有藥物分子構(gòu)造、理化性質(zhì)與構(gòu)造活性關(guān)系 (structureactivity relationship, SAR)的分析 ,聯(lián)合相關(guān)的生物學(xué)信息庫(kù)建立定量構(gòu)效關(guān)系 (quantitative structureactivity relationship,QSAR)或其它數(shù)學(xué)模型 ,再根據(jù)這些模型對(duì)新分子構(gòu)造的化合物進(jìn)展活性預(yù)測(cè) ,主要是針對(duì)小分子的藥物設(shè)計(jì) ; TBDD 主要是針對(duì)潛在的藥靶 (通常為生物大分子 ,包括受體、酶、核酸等 )的空間構(gòu)造 ,通過 應(yīng)用理論計(jì)算和分子模擬等方法建立小分子藥靶的相互作用 ,并據(jù)此設(shè)計(jì)與藥靶作用的新分子。組合化學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)是藥物分子設(shè)計(jì)的重要技術(shù)手段 ,兩者相互結(jié)合 ,