--蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)課件

1、-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 第十五章第十五章 蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 第一節(jié)第一節(jié) 簡介簡介 第二節(jié)第二節(jié) 藥物分子靶標(biāo)的高通量篩選體系藥物分子靶標(biāo)的高通量篩選體系 一、基因芯片一、基因芯片二、蛋白質(zhì)芯片二、蛋白質(zhì)芯片 第三節(jié)第三節(jié) 藥物的高通量篩選體系藥物的高通量篩選體系一、高通量篩選一、高通量篩選二、計(jì)算機(jī)虛擬篩選二、計(jì)算機(jī)虛擬篩選 第四節(jié)第四節(jié) 藥物作用的監(jiān)測評價(jià)體系藥物作用的監(jiān)測評價(jià)體系 一、臨床前安全性評價(jià)一、臨床前安全性評價(jià) 二、臨床試驗(yàn)二、臨床試驗(yàn) 三、生物三、生物(shngw)技術(shù)藥物的開發(fā)技術(shù)藥物的開發(fā)第一頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 第十五章第十五章 蛋白質(zhì)

2、組與新藥開發(fā)蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)(kif) 第一節(jié)第一節(jié) 簡介簡介 目前世界上存在的目前世界上存在的已知疾病大約有已知疾病大約有4500種種，其中只，其中只有不到二分之一的疾病有相應(yīng)的治療手段，可以有不到二分之一的疾病有相應(yīng)的治療手段，可以有有藥物對應(yīng)的疾病甚至不到四分之一藥物對應(yīng)的疾病甚至不到四分之一 一個(gè)新藥從開發(fā)到上市，歷經(jīng)十幾年的時(shí)間，一個(gè)新藥從開發(fā)到上市，歷經(jīng)十幾年的時(shí)間，研究研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)可達(dá)十幾億美元開發(fā)經(jīng)費(fèi)可達(dá)十幾億美元。 可是，一旦上市以后，它所帶來的利潤也是相當(dāng)可觀可是，一旦上市以后，它所帶來的利潤也是相當(dāng)可觀的。的。第二頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 可見新藥的研究開發(fā)

3、具有廣闊的前景，可見新藥的研究開發(fā)具有廣闊的前景，是一個(gè)周期長、高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高回是一個(gè)周期長、高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高回報(bào)的產(chǎn)業(yè)。報(bào)的產(chǎn)業(yè)。 當(dāng)代創(chuàng)新藥物研究競爭十分劇烈，其中當(dāng)代創(chuàng)新藥物研究競爭十分劇烈，其中競爭的焦點(diǎn)就在于篩選競爭的焦點(diǎn)就在于篩選(shixun)新藥，新藥，問題問題的核心是低成本、高效率地篩選出新藥，的核心是低成本、高效率地篩選出新藥，以達(dá)到縮短新藥發(fā)現(xiàn)過程的目標(biāo)。以達(dá)到縮短新藥發(fā)現(xiàn)過程的目標(biāo)。第三頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 在醫(yī)藥工業(yè)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)新藥后，在醫(yī)藥工業(yè)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)新藥后，臨床前臨床前藥理、毒理學(xué)研究平均需要藥理、毒理學(xué)研究平均需要3.53.5年年。 臨床試

4、驗(yàn)平均需要臨床試驗(yàn)平均需要6 6年年。 審批上市審批上市平均平均需要需要2.52.5年年。 三者相加平均三者相加平均1212年。年。 企圖從這幾個(gè)發(fā)展企圖從這幾個(gè)發(fā)展(fzhn)(fzhn)階段上縮短周期，階段上縮短周期，加快新藥上市的速度是很困難的。加快新藥上市的速度是很困難的。 這幾個(gè)階段的周期長短，不但受新藥研這幾個(gè)階段的周期長短，不但受新藥研究規(guī)律所制約，也受藥品審批管理法規(guī)究規(guī)律所制約，也受藥品審批管理法規(guī)要求的限制。要求的限制。第四頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 針對上述難題，針對上述難題， 新藥研制機(jī)構(gòu)，新藥研制機(jī)構(gòu)， 特別是各國的制藥企業(yè)公司紛紛加大人力、財(cái)力特別是各國的

5、制藥企業(yè)公司紛紛加大人力、財(cái)力的投入力度，的投入力度， 將熱情和注意力傾注在新藥發(fā)現(xiàn)過程上，將熱情和注意力傾注在新藥發(fā)現(xiàn)過程上，大量使用現(xiàn)代新技術(shù)大量使用現(xiàn)代新技術(shù)(jsh)(jsh)，尋找切實(shí)可行的解決方案，尋找切實(shí)可行的解決方案，以期搶占制藥行業(yè)的先機(jī)。以期搶占制藥行業(yè)的先機(jī)。第五頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 這就在很大程度上促進(jìn)了相關(guān)科技的高速發(fā)展。這就在很大程度上促進(jìn)了相關(guān)科技的高速發(fā)展。 基因組學(xué)基因組學(xué) 組合化學(xué)組合化學(xué) 高通量篩選高通量篩選( (highhighthroughput screeningthroughput screening，HTS)HTS) 三種技術(shù)的聯(lián)

6、合應(yīng)用使得新藥研制的成本得到大幅三種技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用使得新藥研制的成本得到大幅度下降。度下降。 加速了具有加速了具有特定靶標(biāo)的新化合物的發(fā)現(xiàn)特定靶標(biāo)的新化合物的發(fā)現(xiàn)。 人類人類(rnli)(rnli)基因組測序工作的完成基因組測序工作的完成，也將為藥物的，也將為藥物的尋找提供更多的可供篩選的靶標(biāo)。尋找提供更多的可供篩選的靶標(biāo)。第六頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 在歐美一些國家，將在歐美一些國家，將HGPHGP的研究和新藥開的研究和新藥開發(fā)結(jié)合在一起，創(chuàng)立了發(fā)結(jié)合在一起，創(chuàng)立了一門新的學(xué)科一門新的學(xué)科(xuk)(xuk)， 叫， 叫 藥 物 基 因 組 學(xué)藥 物 基 因 組 學(xué)( (phar

7、macogenomics)pharmacogenomics)。 它以基因組學(xué)為基礎(chǔ)，以研究開發(fā)新藥它以基因組學(xué)為基礎(chǔ)，以研究開發(fā)新藥為目的。為目的。 在基因水平上對疾病敏感度、藥物反應(yīng)在基因水平上對疾病敏感度、藥物反應(yīng)和副作用進(jìn)行分析和研究。和副作用進(jìn)行分析和研究。 是藥理學(xué)當(dāng)中的一個(gè)新分支。是藥理學(xué)當(dāng)中的一個(gè)新分支。第七頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 藥物基因組學(xué)含義：藥物基因組學(xué)含義： 藥物效應(yīng)的基因型預(yù)測藥物效應(yīng)的基因型預(yù)測和基因組學(xué)在醫(yī)和基因組學(xué)在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用，藥工業(yè)上的應(yīng)用， 在分子水平在分子水平(shupng)(shupng)上證明和闡述上證明和闡述藥物療效，藥物療效，藥

8、物作用的靶標(biāo)、作用模式和毒副作用藥物作用的靶標(biāo)、作用模式和毒副作用。第八頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 核酸作為藥物作用的靶標(biāo)實(shí)際上存在著致命的缺核酸作為藥物作用的靶標(biāo)實(shí)際上存在著致命的缺陷：陷： (1)(1)首先首先由于核酸結(jié)構(gòu)的同源性由于核酸結(jié)構(gòu)的同源性 聯(lián)系到許多人類正常的功能，作用于聯(lián)系到許多人類正常的功能，作用于DNADNA的藥物大多的藥物大多選擇性差選擇性差，而且，而且毒性較大毒性較大，特別是形成共價(jià)結(jié)合的藥，特別是形成共價(jià)結(jié)合的藥物都有嚴(yán)重的物都有嚴(yán)重的細(xì)胞毒作用細(xì)胞毒作用。 (2)(2)其次其次(qc)(qc)大多數(shù)大多數(shù)疾病都是表征在蛋白質(zhì)水平上，疾病都是表征在蛋白質(zhì)水

9、平上，而不是在基因水平上而不是在基因水平上。細(xì)胞和組織中細(xì)胞和組織中mRNAmRNA的豐度與蛋白質(zhì)的豐度相關(guān)性不顯著的豐度與蛋白質(zhì)的豐度相關(guān)性不顯著( (僅為僅為0.5)0.5)；第九頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) (3)(3)第三第三，將核酸結(jié)合的藥物釋放到相應(yīng)將核酸結(jié)合的藥物釋放到相應(yīng)的組織是一大難題。的組織是一大難題。 (4)(4)第四第四，很多疾病如癌癥和心血管疾病很多疾病如癌癥和心血管疾病往往是多基因共同作用的結(jié)果往往是多基因共同作用的結(jié)果。 因此很難找到因此很難找到關(guān)鍵基因關(guān)鍵基因作為作用的靶標(biāo)作為作用的靶標(biāo) 以上幾點(diǎn)都是制約以上幾點(diǎn)都是制約(zhyu)(zhyu)新藥開發(fā)進(jìn)

10、程的新藥開發(fā)進(jìn)程的瓶頸。瓶頸。第十頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 為了闡明生命活動(dòng)的本質(zhì)，真正與功能為了闡明生命活動(dòng)的本質(zhì)，真正與功能研究結(jié)合，研究結(jié)合，基因組的研究必然要回歸到基因組的研究必然要回歸到蛋白質(zhì)組研究。蛋白質(zhì)組研究。 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jigu)、分布和功能：、分布和功能： 對于預(yù)測某些疾病的進(jìn)程、藥物作用及對于預(yù)測某些疾病的進(jìn)程、藥物作用及其過程。其過程。 對于闡明不同個(gè)體之間遺傳學(xué)上的差異對于闡明不同個(gè)體之間遺傳學(xué)上的差異是非常重要的。是非常重要的。第十一頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 疾病的發(fā)生與發(fā)展、藥物的作用大多是在蛋白質(zhì)水平疾病的發(fā)生與發(fā)展、藥物的

11、作用大多是在蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行的上進(jìn)行的。 蛋白質(zhì)組學(xué)研究克服了蛋白質(zhì)表達(dá)和基因之間的蛋白質(zhì)組學(xué)研究克服了蛋白質(zhì)表達(dá)和基因之間的非線性關(guān)系。非線性關(guān)系。 將蛋白質(zhì)組應(yīng)用于新藥研究將蛋白質(zhì)組應(yīng)用于新藥研究，可以通過，可以通過(tnggu)對疾病對疾病與正常細(xì)胞中的蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)可以成為與正常細(xì)胞中的蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)可以成為藥物藥物篩選的作用靶標(biāo)的、與一些疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)篩選的作用靶標(biāo)的、與一些疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)。 而新藥及其靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)和藥物作用的模式研究是而新藥及其靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)和藥物作用的模式研究是藥物蛋白質(zhì)組學(xué)的重要研究內(nèi)容藥物蛋白質(zhì)組學(xué)的重要研究內(nèi)容。第十二頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組

12、與新藥開發(fā) 為了盡快發(fā)掘到具有可成為為了盡快發(fā)掘到具有可成為疾病標(biāo)志物疾病標(biāo)志物或藥物作用或藥物作用(zuyng)(zuyng)靶標(biāo)的蛋白質(zhì)，靶標(biāo)的蛋白質(zhì)， 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)向蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)向高通量高通量( (大規(guī)模大規(guī)模) )和和自自動(dòng)化方向發(fā)展。動(dòng)化方向發(fā)展。 評價(jià)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)：評價(jià)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)： 高靈敏度高靈敏度 高準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度 高重現(xiàn)性高重現(xiàn)性第十三頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 蛋白質(zhì)組學(xué)可以提供一種蛋白質(zhì)組學(xué)可以提供一種(y zhn)發(fā)現(xiàn)和鑒定在疾病作用下發(fā)現(xiàn)和鑒定在疾病作用下表達(dá)異常的蛋白質(zhì)的方法。表達(dá)異常的蛋白質(zhì)的方法。 這種蛋白質(zhì)可以作為這種蛋白

13、質(zhì)可以作為藥物篩選的作用靶點(diǎn)藥物篩選的作用靶點(diǎn)。 通過對疾病發(fā)生的不同階段蛋白質(zhì)的變化進(jìn)行分析，通過對疾病發(fā)生的不同階段蛋白質(zhì)的變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)一些疾病不同時(shí)期的發(fā)現(xiàn)一些疾病不同時(shí)期的蛋白標(biāo)志物蛋白標(biāo)志物。 這樣不僅對藥物發(fā)現(xiàn)具有指導(dǎo)意義，還可形成未來這樣不僅對藥物發(fā)現(xiàn)具有指導(dǎo)意義，還可形成未來診斷學(xué)、治療學(xué)的基礎(chǔ)理論。診斷學(xué)、治療學(xué)的基礎(chǔ)理論。 癌癥被稱為當(dāng)今人類的一大天敵，因而抗腫瘤藥的癌癥被稱為當(dāng)今人類的一大天敵，因而抗腫瘤藥的開發(fā)也就成了科學(xué)家們研究的重點(diǎn)。開發(fā)也就成了科學(xué)家們研究的重點(diǎn)。第十四頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)現(xiàn)今大多數(shù)現(xiàn)今大多數(shù)抗癌藥都伴有嚴(yán)重的毒副作用抗癌藥都

14、伴有嚴(yán)重的毒副作用，特別是對，特別是對晚期癌癥病人進(jìn)行單一化療或聯(lián)合放療、過熱療法時(shí)，晚期癌癥病人進(jìn)行單一化療或聯(lián)合放療、過熱療法時(shí)，經(jīng)常伴隨著經(jīng)常伴隨著癌細(xì)胞對細(xì)胞抑制劑耐藥性的發(fā)生癌細(xì)胞對細(xì)胞抑制劑耐藥性的發(fā)生。 如果能發(fā)現(xiàn)在如果能發(fā)現(xiàn)在耐藥細(xì)胞系中表達(dá)異常的蛋白質(zhì)耐藥細(xì)胞系中表達(dá)異常的蛋白質(zhì)或者與或者與細(xì)胞毒性密切相關(guān)的蛋白質(zhì)，就可以此蛋白為靶點(diǎn)設(shè)細(xì)胞毒性密切相關(guān)的蛋白質(zhì)，就可以此蛋白為靶點(diǎn)設(shè)計(jì)用于聯(lián)合用藥的新化學(xué)單位計(jì)用于聯(lián)合用藥的新化學(xué)單位(new chemical entities)。也可以此信息為參考也可以此信息為參考(cnko)，設(shè)計(jì)避免產(chǎn)生耐藥性或設(shè)計(jì)避免產(chǎn)生耐藥性或毒副作用

15、的藥物。毒副作用的藥物。第十五頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 造成癌癥病人死亡率極高的主要原因是造成癌癥病人死亡率極高的主要原因是腫瘤的轉(zhuǎn)移腫瘤的轉(zhuǎn)移(zhuny) 現(xiàn)在國內(nèi)一些實(shí)驗(yàn)室已開始利用蛋白質(zhì)現(xiàn)在國內(nèi)一些實(shí)驗(yàn)室已開始利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，通過對組學(xué)技術(shù)，通過對高低轉(zhuǎn)移細(xì)胞株蛋白高低轉(zhuǎn)移細(xì)胞株蛋白質(zhì)的比較，質(zhì)的比較， 來尋找與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的蛋白質(zhì)。來尋找與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的蛋白質(zhì)。 同樣也可以高轉(zhuǎn)移株中同樣也可以高轉(zhuǎn)移株中特異表達(dá)的蛋白特異表達(dá)的蛋白質(zhì)為靶點(diǎn)，開發(fā)抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的新藥質(zhì)為靶點(diǎn)，開發(fā)抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的新藥。第十六頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 在抗生素方面，由于傳染病仍是死

16、亡的在抗生素方面，由于傳染病仍是死亡的主要原因，因而主要原因，因而抗感染藥是近年來各國抗感染藥是近年來各國新藥開發(fā)的熱點(diǎn)之一。新藥開發(fā)的熱點(diǎn)之一。 面對抗生素耐藥問題以及不斷出現(xiàn)新的面對抗生素耐藥問題以及不斷出現(xiàn)新的微生物的感染性疾病，老的方法顯得束微生物的感染性疾病，老的方法顯得束手無策。手無策。 其根本原因就在于對藥物的作用其根本原因就在于對藥物的作用(zuyng)機(jī)制機(jī)制缺乏透徹的認(rèn)識(shí)。缺乏透徹的認(rèn)識(shí)。 。第十七頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以讓人們清楚地了解：蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以讓人們清楚地了解：細(xì)菌內(nèi)哪些蛋白質(zhì)會(huì)在抗生素的作用下細(xì)菌內(nèi)哪些蛋白質(zhì)會(huì)在抗生素的作用下

17、發(fā)生發(fā)生(fshng)改變，以及發(fā)生改變，以及發(fā)生(fshng)何種變化。何種變化。 根據(jù)這些變化，根據(jù)這些變化，并以蛋白質(zhì)作為新藥設(shè)并以蛋白質(zhì)作為新藥設(shè)計(jì)的靶點(diǎn)，篩選出新一類的抗生素。計(jì)的靶點(diǎn)，篩選出新一類的抗生素。 同時(shí)還可選取一些耐藥菌株，考察其耐同時(shí)還可選取一些耐藥菌株，考察其耐藥機(jī)制藥機(jī)制第十八頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 第二節(jié)第二節(jié) 藥物分子靶標(biāo)的高通量篩選體系藥物分子靶標(biāo)的高通量篩選體系 思考題：思考題： 1 什么叫基因芯片？什么叫基因芯片？ 2 生物芯片技術(shù)組成部分生物芯片技術(shù)組成部分(z chn b fn)有哪些？有哪些？ 3 什么叫蛋白質(zhì)芯片？什么叫蛋白質(zhì)芯片？第

18、十九頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)第二節(jié)第二節(jié) 藥物分子靶標(biāo)的高通量篩選體系藥物分子靶標(biāo)的高通量篩選體系 在藥物研發(fā)中，在藥物研發(fā)中，疾病靶標(biāo)有兩個(gè)含義疾病靶標(biāo)有兩個(gè)含義：靶基因靶基因靶蛋白靶蛋白靶基因的概念：靶基因的概念： 通常，我們首先需要了解影響通常，我們首先需要了解影響(yngxing)某一疾病的基某一疾病的基因因(整個(gè)代謝途徑上的基因整個(gè)代謝途徑上的基因)，其中一個(gè)或一系列基，其中一個(gè)或一系列基因就稱為靶基因。因就稱為靶基因。 靶蛋白的概念：靶蛋白的概念： 靶基因確定之后，就有可能針對與此疾病相關(guān)的某靶基因確定之后，就有可能針對與此疾病相關(guān)的某一個(gè)基因產(chǎn)物一個(gè)基因產(chǎn)物蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)

19、藥物，這種蛋白質(zhì)就蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)藥物，這種蛋白質(zhì)就確定為靶蛋白。確定為靶蛋白。第二十頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)目前，已有許多新技術(shù)新方法可加快目前，已有許多新技術(shù)新方法可加快(ji kui)這一階段的研這一階段的研究：究： 生物信息學(xué)生物信息學(xué)(bioinformatics) 體外或體內(nèi)體外或體內(nèi)表達(dá)技術(shù)表達(dá)技術(shù)(in vivo or in vitro express)超高通量超高通量(ultra high throughput)儀器儀器 微陣列技術(shù)微陣列技術(shù)(microarrays) 反義技術(shù)反義技術(shù)(anti-sense) 蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)技術(shù)等等技術(shù)等等

20、 這些技術(shù)是藥物早期開發(fā)成功的關(guān)鍵。這些技術(shù)是藥物早期開發(fā)成功的關(guān)鍵。第二十一頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 由于許多疾病與信號(hào)傳導(dǎo)途徑異常有關(guān)，因而由于許多疾病與信號(hào)傳導(dǎo)途徑異常有關(guān)，因而信信號(hào)分子可以作為治療藥物設(shè)計(jì)的靶點(diǎn)。號(hào)分子可以作為治療藥物設(shè)計(jì)的靶點(diǎn)。在信號(hào)傳遞過程中涉及成百上千個(gè)蛋白質(zhì)，在信號(hào)傳遞過程中涉及成百上千個(gè)蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋蛋白質(zhì)相互作用發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞的所有階段。白質(zhì)相互作用發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞的所有階段。 這種復(fù)雜的蛋白質(zhì)作用的這種復(fù)雜的蛋白質(zhì)作用的串聯(lián)效應(yīng)可以完全不受基串聯(lián)效應(yīng)可以完全不受基因調(diào)節(jié)因調(diào)節(jié)(tioji)而自發(fā)地產(chǎn)生。而自發(fā)地產(chǎn)生。 通過

21、與正常細(xì)胞作比較，通過與正常細(xì)胞作比較，掌握與疾病細(xì)胞中某個(gè)信號(hào)掌握與疾病細(xì)胞中某個(gè)信號(hào)途徑活性增加或喪失有關(guān)的蛋白質(zhì)的改變途徑活性增加或喪失有關(guān)的蛋白質(zhì)的改變，將為藥物設(shè)，將為藥物設(shè)計(jì)提供更為合理的靶點(diǎn)。計(jì)提供更為合理的靶點(diǎn)。 第二十二頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 生物芯片生物芯片(biochip)技術(shù)技術(shù)是近幾年才發(fā)展起是近幾年才發(fā)展起來的一種高通量、微型化和自動(dòng)化檢測來的一種高通量、微型化和自動(dòng)化檢測技術(shù)，又技術(shù)，又稱微陣列稱微陣列(microarray)分析技術(shù)。分析技術(shù)。 它應(yīng)用于生命科學(xué)的許多領(lǐng)域它應(yīng)用于生命科學(xué)的許多領(lǐng)域(ln y)： 疾病相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn)疾病相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn)

22、 疾病分子診斷疾病分子診斷 預(yù)測及基因功能研究等預(yù)測及基因功能研究等(見圖見圖)。第二十三頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)第二十四頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 在藥物領(lǐng)域在藥物領(lǐng)域: 對于對于藥物靶標(biāo)藥物靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn) 多靶位同步超高通量藥物篩選多靶位同步超高通量藥物篩選 藥物作用的分子機(jī)理藥物作用的分子機(jī)理 中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論現(xiàn)代化中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論現(xiàn)代化 藥物活性及毒性評價(jià)等方面藥物活性及毒性評價(jià)等方面 都有其他方法都有其他方法(fngf)無可比擬的優(yōu)越性。無可比擬的優(yōu)越性。第二十五頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 生物芯片技術(shù)至少由生物芯片技術(shù)至少由5部分組成：部分組成： 具有

23、具有(jyu)特殊表面的芯片本身。特殊表面的芯片本身。 在芯片上點(diǎn)布或原位合成核酸在芯片上點(diǎn)布或原位合成核酸(或蛋白或蛋白質(zhì)質(zhì))探針得到微陣列的設(shè)備探針得到微陣列的設(shè)備。 布陣的質(zhì)量直接影響微陣列分析的結(jié)果布陣的質(zhì)量直接影響微陣列分析的結(jié)果 目前目前噴泡噴泡(bubble jet)技術(shù)技術(shù)和和寡核苷酸的寡核苷酸的無屏蔽原位無屏蔽原位(maskless in situ)合成技術(shù)合成技術(shù)的的建立使微陣列分析技術(shù)得到很大提高。建立使微陣列分析技術(shù)得到很大提高。第二十六頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 用于與靶用于與靶DNA雜交的流體系統(tǒng)。雜交的流體系統(tǒng)。 讀取芯片的掃描儀。讀取芯片的掃描儀。定量

24、分析和解釋結(jié)果的完善的軟件程序。定量分析和解釋結(jié)果的完善的軟件程序。 另外還需要從生物材料中提取核酸以備分析的工具。另外還需要從生物材料中提取核酸以備分析的工具。 基因芯片基因芯片(genechip)及蛋白質(zhì)芯片及蛋白質(zhì)芯片(proteinchip)均屬于均屬于(shy)生物芯片生物芯片，都是近年來發(fā)展起來的新的生物技，都是近年來發(fā)展起來的新的生物技術(shù)?，F(xiàn)在它們越來越多地應(yīng)用到生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、術(shù)?，F(xiàn)在它們越來越多地應(yīng)用到生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)、藥理學(xué)和毒理學(xué)等多個(gè)方面，并開始嶄遺傳學(xué)、藥理學(xué)和毒理學(xué)等多個(gè)方面，并開始嶄露頭角。露頭角。 第二十七頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)第二十八頁，共六十

25、七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 一、基因芯片及其應(yīng)用一、基因芯片及其應(yīng)用 基因芯片概念：基因芯片概念： 基因芯片又稱基因芯片又稱DNA或或cDNA微陣列微陣列(DNA or cDNA microarray)，是指在面積是指在面積(min j)很很小的載體上，小的載體上，點(diǎn)布數(shù)以萬計(jì)不同的寡核點(diǎn)布數(shù)以萬計(jì)不同的寡核苷酸或苷酸或cDNA， 將芯片與將芯片與標(biāo)記有熒光染料的待測標(biāo)記有熒光染料的待測DNA或或mRNA雜交，雜交，第二十九頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 與靶序列與靶序列(xli)配合好的探針會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的配合好的探針會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的雜交信號(hào)雜交信號(hào) 如果有堿基的錯(cuò)配，信號(hào)就會(huì)減弱。如果有堿基

26、的錯(cuò)配，信號(hào)就會(huì)減弱。 籍此能判斷靶籍此能判斷靶DNA或或mRNA中與芯片相中與芯片相應(yīng)基因的突變或表達(dá)等情況。應(yīng)基因的突變或表達(dá)等情況。第三十頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 它的特點(diǎn)是：它的特點(diǎn)是： 一次性檢測樣本量大一次性檢測樣本量大 成本相對低成本相對低 計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析結(jié)果計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析結(jié)果(ji gu)以及快速、準(zhǔn)確以及快速、準(zhǔn)確等。等。 因此因此適于靶適于靶DNA或或mRNA的高通量篩選的高通量篩選。第三十一頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 在腫瘤研究和診治方面，在腫瘤研究和診治方面，Wang等將等將5766種種cDNA點(diǎn)布點(diǎn)布在一張基因芯片上在一張基因芯片上，用它檢測正常

27、卵巢組織和，用它檢測正常卵巢組織和卵巢卵巢腫瘤之間各基因表達(dá)的差異。腫瘤之間各基因表達(dá)的差異。 鑒定鑒定(jindng)了在卵巢癌變過程中起著重要作用的幾種了在卵巢癌變過程中起著重要作用的幾種基因，這也為腫瘤的診斷和治療帶來了新的方法和基因，這也為腫瘤的診斷和治療帶來了新的方法和途徑。途徑。另外還有多種癌癥組織被人們用這種方法所研究，這些另外還有多種癌癥組織被人們用這種方法所研究，這些腫瘤基因表達(dá)譜的研究對于腫瘤的分類和提供癌癥的新腫瘤基因表達(dá)譜的研究對于腫瘤的分類和提供癌癥的新型基因靶標(biāo)提供了可能。型基因靶標(biāo)提供了可能。第三十二頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 近年來，隨著分子生物學(xué)的不

28、斷發(fā)展，近年來，隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，越來越多的越來越多的單基因遺傳病的基因被克隆單基因遺傳病的基因被克隆出來出來。 利用基因芯片檢測容量大的特點(diǎn)，可根利用基因芯片檢測容量大的特點(diǎn)，可根據(jù)據(jù)(gnj)某個(gè)某個(gè)遺傳病的特定基因，設(shè)計(jì)一組遺傳病的特定基因，設(shè)計(jì)一組包含能檢測該基因各外顯子上所有可能包含能檢測該基因各外顯子上所有可能出現(xiàn)突變的出現(xiàn)突變的DNA序列位點(diǎn)的寡核苷酸探序列位點(diǎn)的寡核苷酸探針，制成一張芯片針，制成一張芯片。第三十三頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 利用雜交時(shí)會(huì)出現(xiàn)堿基錯(cuò)配雜交信號(hào)減弱的特性，經(jīng)利用雜交時(shí)會(huì)出現(xiàn)堿基錯(cuò)配雜交信號(hào)減弱的特性，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析掃描信號(hào)，將該基因上

29、的雜合性突變檢測計(jì)算機(jī)分析掃描信號(hào)，將該基因上的雜合性突變檢測出來，出來， 并分析出該突變位點(diǎn)并分析出該突變位點(diǎn)在突變后有無在突變后有無mRNA表達(dá)、表表達(dá)、表達(dá)后翻譯的蛋白質(zhì)功能變化的可能達(dá)后翻譯的蛋白質(zhì)功能變化的可能(knng)情況情況。 使得一次檢測就可以完成對一系列疾病的基因診使得一次檢測就可以完成對一系列疾病的基因診斷。斷。第三十四頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 單張芯片上容納單張芯片上容納(rngn)的寡核苷酸探針越多的寡核苷酸探針越多 一次檢測能夠診斷的基因遺傳病種類也一次檢測能夠診斷的基因遺傳病種類也越多。越多。 隨著基因芯片產(chǎn)量的增加，價(jià)格也會(huì)逐隨著基因芯片產(chǎn)量的增加，

30、價(jià)格也會(huì)逐步下降，使得對基因遺傳病的診斷和產(chǎn)步下降，使得對基因遺傳病的診斷和產(chǎn)前診斷在實(shí)際中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)前診斷在實(shí)際中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。第三十五頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 二、蛋白質(zhì)芯片二、蛋白質(zhì)芯片 蛋白質(zhì)芯片又稱蛋白質(zhì)微陣列蛋白質(zhì)芯片又稱蛋白質(zhì)微陣列(protein microarray)蛋白質(zhì)芯片蛋白質(zhì)芯片是繼基因芯片之后，作為基因芯片功能的是繼基因芯片之后，作為基因芯片功能的補(bǔ)充補(bǔ)充(bchng)發(fā)展起來的。發(fā)展起來的。 DNA基因芯片為描繪不同組織的基因芯片為描繪不同組織的mRNA表達(dá)譜提供了可表達(dá)譜提供了可能，并且得到了廣泛的應(yīng)用。能，并且得到了廣泛的應(yīng)用。 一個(gè)基因一個(gè)

31、基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)也許以在轉(zhuǎn)錄時(shí)也許以多種多種mRNA形式剪接形式剪接第三十六頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 而而同一種蛋白質(zhì)同一種蛋白質(zhì)可能會(huì)以多種形式進(jìn)行翻譯后修飾，可能會(huì)以多種形式進(jìn)行翻譯后修飾，蛋白質(zhì)組中蛋白質(zhì)的數(shù)量可能超過基因組的數(shù)量。蛋白質(zhì)組中蛋白質(zhì)的數(shù)量可能超過基因組的數(shù)量。 所以更能所以更能反映生物體機(jī)能的是蛋白質(zhì)表達(dá)譜，而反映生物體機(jī)能的是蛋白質(zhì)表達(dá)譜，而不是不是mRNA表達(dá)譜表達(dá)譜。 蛋白質(zhì)芯片的發(fā)展使得在同一時(shí)相分析蛋白質(zhì)芯片的發(fā)展使得在同一時(shí)相分析(fnx)整個(gè)蛋整個(gè)蛋白質(zhì)組成為可能。白質(zhì)組成為可能。 第三十七頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 蛋白質(zhì)芯片的兩種常用的

32、分離手段蛋白質(zhì)芯片的兩種常用的分離手段： （1）保留色譜）保留色譜(s p) （2）預(yù)活化芯片表面）預(yù)活化芯片表面 用于蛋白質(zhì)芯片表面的色譜主要有：用于蛋白質(zhì)芯片表面的色譜主要有： 反相色譜反相色譜 離子色譜離子色譜(陰離子和陽離子陰離子和陽離子)交換色譜交換色譜 金屬親和色譜等金屬親和色譜等第三十八頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 預(yù)活化表面預(yù)活化表面主要是基于蛋白質(zhì)之間的專主要是基于蛋白質(zhì)之間的專一性作用。一性作用。 如：抗原一抗體結(jié)合和受體一配基等。如：抗原一抗體結(jié)合和受體一配基等。 通過分離，可以將從細(xì)胞或體液中分離通過分離，可以將從細(xì)胞或體液中分離出的具有出的具有某些共同特性的蛋

33、白質(zhì)富集至某些共同特性的蛋白質(zhì)富集至蛋白質(zhì)芯片蛋白質(zhì)芯片(xn pin)上用于進(jìn)一步的分析上用于進(jìn)一步的分析。第三十九頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 蛋白質(zhì)芯片的概念：蛋白質(zhì)芯片的概念： 與基因芯片相似，蛋白質(zhì)芯片就是在載與基因芯片相似，蛋白質(zhì)芯片就是在載體上體上點(diǎn)布高密度不同種類的蛋白質(zhì)點(diǎn)布高密度不同種類的蛋白質(zhì)， 然后再用然后再用標(biāo)記了熒光染料的已知抗體或標(biāo)記了熒光染料的已知抗體或配體配體等與待測樣本中的抗體或配體一起等與待測樣本中的抗體或配體一起同芯片上的蛋白質(zhì)競爭結(jié)合同芯片上的蛋白質(zhì)競爭結(jié)合， 在掃描儀上讀出熒光強(qiáng)弱，在掃描儀上讀出熒光強(qiáng)弱， 利用計(jì)算機(jī)分析計(jì)算出待測樣本結(jié)果。利

34、用計(jì)算機(jī)分析計(jì)算出待測樣本結(jié)果。 在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展到對各種蛋白質(zhì)、在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展到對各種蛋白質(zhì)、抗體以及配體的檢測抗體以及配體的檢測，彌補(bǔ)彌補(bǔ)(mb)了基因芯了基因芯片檢測的空缺。片檢測的空缺。 第四十頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 從而在從而在SELDI-TOF-MS中獲得比普通中獲得比普通MALDI-TOF-MS信號(hào)更強(qiáng)信號(hào)更強(qiáng)(靈敏度更高靈敏度更高)、更均一、重復(fù)性更好的譜圖，進(jìn)行蛋白更均一、重復(fù)性更好的譜圖，進(jìn)行蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量和相對定量分析。質(zhì)的相對分子質(zhì)量和相對定量分析。 與與DNA芯片一樣，芯片一樣，蛋白質(zhì)芯片蛋白質(zhì)芯片同樣蘊(yùn)涵同樣蘊(yùn)涵著豐富的信息量，著豐富的

35、信息量，必須利用專門的計(jì)算必須利用專門的計(jì)算機(jī)軟件包機(jī)軟件包進(jìn)行圖像進(jìn)行圖像(t xin)分析、結(jié)果定量和分析、結(jié)果定量和解釋，才能應(yīng)用于疾病靶標(biāo)蛋白質(zhì)的發(fā)解釋，才能應(yīng)用于疾病靶標(biāo)蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與篩選研究?，F(xiàn)與篩選研究。第四十一頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 目前我國在生物芯片研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)、應(yīng)用等方面已目前我國在生物芯片研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)、應(yīng)用等方面已經(jīng)取得了很大的成功。經(jīng)取得了很大的成功。世界世界首例用于腫瘤早期檢測的多腫瘤標(biāo)志物蛋白芯片首例用于腫瘤早期檢測的多腫瘤標(biāo)志物蛋白芯片檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)(xtng)， 日前已在日前已在上海數(shù)康生物科技有限公司上海數(shù)康生物科技有限公司開發(fā)研制問世，開

36、發(fā)研制問世，經(jīng)多家醫(yī)院臨床試驗(yàn)和備方專家論證鑒定，經(jīng)多家醫(yī)院臨床試驗(yàn)和備方專家論證鑒定， 國家藥品監(jiān)督管理局已正式為其頒發(fā)了國家藥品監(jiān)督管理局已正式為其頒發(fā)了生物制品一類生物制品一類新藥證書及試生產(chǎn)批文。新藥證書及試生產(chǎn)批文。第四十二頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 這一系統(tǒng)是基于這一系統(tǒng)是基于(jy)生物芯片技術(shù)和免疫生物芯片技術(shù)和免疫學(xué)技術(shù)學(xué)技術(shù) 通過檢測通過檢測12種腫瘤標(biāo)志物種腫瘤標(biāo)志物 可以達(dá)到對可以達(dá)到對10種常見腫瘤種常見腫瘤: 原發(fā)性肝癌、肺癌、前列腺癌、胰腺癌、原發(fā)性肝癌、肺癌、前列腺癌、胰腺癌、胃癌、食道癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、胃癌、食道癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、結(jié)直腸癌

37、、乳腺癌結(jié)直腸癌、乳腺癌 進(jìn)行同時(shí)檢測的目的進(jìn)行同時(shí)檢測的目的，可廣泛地應(yīng)用于，可廣泛地應(yīng)用于臨床輔助診斷、體檢普查等領(lǐng)域。臨床輔助診斷、體檢普查等領(lǐng)域。第四十三頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 第三節(jié)第三節(jié) 藥物的高通量篩選藥物的高通量篩選(shixun)體系體系 一、高通量篩選一、高通量篩選 二、計(jì)算機(jī)虛擬篩選二、計(jì)算機(jī)虛擬篩選第四十四頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 第三節(jié)第三節(jié) 藥物的高通量篩選體系藥物的高通量篩選體系(tx) 綜合運(yùn)用蛋白質(zhì)組技術(shù)等篩選得到綜合運(yùn)用蛋白質(zhì)組技術(shù)等篩選得到疾病疾病靶標(biāo)蛋白質(zhì)靶標(biāo)蛋白質(zhì)以后，可以合理設(shè)計(jì)針對疾以后，可以合理設(shè)計(jì)針對疾病靶標(biāo)特點(diǎn)的病靶

38、標(biāo)特點(diǎn)的先導(dǎo)化合物及其活性類似先導(dǎo)化合物及其活性類似物物。 要想得到臨床藥物，還需要對其進(jìn)行大要想得到臨床藥物，還需要對其進(jìn)行大規(guī)模活性篩選。規(guī)?；钚院Y選。第四十五頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 在人類基因組計(jì)劃在人類基因組計(jì)劃(jhu)進(jìn)行的近幾年中，進(jìn)行的近幾年中，藥物篩選有了很大發(fā)展，藥物篩選有了很大發(fā)展，現(xiàn)代藥物篩選現(xiàn)代藥物篩選包括以下幾個(gè)層次：包括以下幾個(gè)層次： 計(jì)算機(jī)模擬藥物篩選和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)算機(jī)模擬藥物篩選和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。計(jì)。 運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，以藥物靶標(biāo)分子三維以藥物靶標(biāo)分子三維結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對含有，對含有大量化合

39、物結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行模擬大量化合物結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行模擬“篩篩選選，迅速高效地發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物及其新，迅速高效地發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物及其新用途。用途。第四十六頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 分子水平的藥物篩選模型。分子水平的藥物篩選模型。 利用生命活動(dòng)利用生命活動(dòng)(hu dng)中發(fā)揮重要作用的中發(fā)揮重要作用的基基因位點(diǎn)、受體、酶、離子通道、核酸因位點(diǎn)、受體、酶、離子通道、核酸等等生物大分子生物大分子作為藥物篩選的作用靶點(diǎn)作為藥物篩選的作用靶點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行分子水平篩選，其中，行分子水平篩選，其中，基因芯片和蛋基因芯片和蛋白質(zhì)芯片將被廣泛應(yīng)用白質(zhì)芯片將被廣泛應(yīng)用。第四十七頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)

40、 細(xì)胞水平的藥物篩選細(xì)胞水平的藥物篩選(shixun)模型。模型。 利用利用離體培養(yǎng)細(xì)胞株、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞株離體培養(yǎng)細(xì)胞株、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞株進(jìn)進(jìn)行藥物作用的篩選或鑒定。行藥物作用的篩選或鑒定。 動(dòng)物個(gè)體水平的藥物篩選模型。動(dòng)物個(gè)體水平的藥物篩選模型。 動(dòng)物試驗(yàn)作為藥物在人體臨床前的鑒定動(dòng)物試驗(yàn)作為藥物在人體臨床前的鑒定模型，模型，轉(zhuǎn)基因和基因剔除動(dòng)物模型的平轉(zhuǎn)基因和基因剔除動(dòng)物模型的平臺(tái)建立臺(tái)建立，為藥物篩選和基因治療提供了，為藥物篩選和基因治療提供了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?人體臨床篩選模型。人體臨床篩選模型。 作為藥物上市前的最后篩選。作為藥物上市前的最后篩選。第四十八頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥

41、開發(fā) 采用分子水平的篩選模型采用分子水平的篩選模型已被普遍用于已被普遍用于模擬藥物篩選的第一步初篩，模擬藥物篩選的第一步初篩，其優(yōu)點(diǎn)其優(yōu)點(diǎn): 特異性強(qiáng)、靈敏度高、微量快速。特異性強(qiáng)、靈敏度高、微量快速。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于篩選模型構(gòu)建中蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于篩選模型構(gòu)建中的一個(gè)最大的優(yōu)勢的一個(gè)最大的優(yōu)勢: 更清楚更清楚(qng chu)、更詳盡地闡明分子藥理機(jī)、更詳盡地闡明分子藥理機(jī)制，提供更為有效、合理的藥理模型。制，提供更為有效、合理的藥理模型。第四十九頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)現(xiàn)在蛋白質(zhì)組學(xué)的研究結(jié)果表明現(xiàn)在蛋白質(zhì)組學(xué)的研究結(jié)果表明: 蛋白質(zhì)基因表達(dá)的調(diào)控成了真正的藥物作用蛋白

42、質(zhì)基因表達(dá)的調(diào)控成了真正的藥物作用(zuyng)機(jī)機(jī)制。制。 在藥物發(fā)現(xiàn)階段在藥物發(fā)現(xiàn)階段，大量，大量合成的有機(jī)化合物合成的有機(jī)化合物和分離得到和分離得到的的天然產(chǎn)物有效成分天然產(chǎn)物有效成分， 在有效的藥理模型上利用自動(dòng)化的篩選技術(shù)對其在有效的藥理模型上利用自動(dòng)化的篩選技術(shù)對其進(jìn)行隨機(jī)篩選，進(jìn)行隨機(jī)篩選， 發(fā)現(xiàn)具有進(jìn)一步開發(fā)價(jià)值的化合物，稱發(fā)現(xiàn)具有進(jìn)一步開發(fā)價(jià)值的化合物，稱為先導(dǎo)化合為先導(dǎo)化合物物(1ead compound)。 藥物發(fā)現(xiàn)階段對創(chuàng)新藥物的研究具有決定性的意藥物發(fā)現(xiàn)階段對創(chuàng)新藥物的研究具有決定性的意義，篩選效率的提高將大大縮短新藥發(fā)現(xiàn)的周期。義，篩選效率的提高將大大縮短新藥發(fā)現(xiàn)的

43、周期。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)除能夠促進(jìn)靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)外，還有蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)除能夠促進(jìn)靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)外，還有助于篩選模型的建立。助于篩選模型的建立。第五十頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 在新藥研究中形成了藥物發(fā)現(xiàn)過程的新方法，出現(xiàn)了在新藥研究中形成了藥物發(fā)現(xiàn)過程的新方法，出現(xiàn)了高通量篩選高通量篩選(high throughput screening,HTS)體體系系: : 高通量篩選：高通量篩選：有機(jī)地將組合化學(xué)、基因組研究、生物信息有機(jī)地將組合化學(xué)、基因組研究、生物信息(xnx)(xnx)和自和自動(dòng)化儀器、機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行組合，形成一種發(fā)現(xiàn)動(dòng)化儀器、機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行組合，形成一種發(fā)現(xiàn)新藥的新程序

44、。新藥的新程序。高通量篩選高通量篩選是藥物產(chǎn)業(yè)化過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是藥物產(chǎn)業(yè)化過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它是測試標(biāo)靶相對于批量化合物的結(jié)合能力或生它是測試標(biāo)靶相對于批量化合物的結(jié)合能力或生物學(xué)活性。物學(xué)活性。第五十一頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 被測試化合物可能作為被測試化合物可能作為(zuwi)(zuwi): : 標(biāo)靶的抑制物標(biāo)靶的抑制物 天然受體結(jié)合位點(diǎn)的競爭物天然受體結(jié)合位點(diǎn)的競爭物 細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)過程的激活物或拮抗物細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)過程的激活物或拮抗物等。等。 制藥公司一般一次要篩選制藥公司一般一次要篩選100 000100 000300 300 000000個(gè)以上的化合物，從中

45、確定個(gè)以上的化合物，從中確定100100300300個(gè)候選物個(gè)候選物. . 最后，最后，1-21-2個(gè)個(gè)化合物可能成為化合物可能成為先導(dǎo)化合物。先導(dǎo)化合物。第五十二頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)在在HTS(高通量篩選高通量篩選)發(fā)展之前的發(fā)展之前的90年代初年代初期，采用傳期，采用傳統(tǒng)的方法統(tǒng)的方法: 一個(gè)實(shí)驗(yàn)室借助一個(gè)實(shí)驗(yàn)室借助20余種藥物作用靶位余種藥物作用靶位，一年內(nèi)可以篩，一年內(nèi)可以篩選選75 000個(gè)樣品個(gè)樣品；到了到了1997年年HTS發(fā)展的初期發(fā)展的初期，采用，采用100余種靶位余種靶位，每，每年可篩選年可篩選1 000 000個(gè)樣品個(gè)樣品； 到到1999年年，由于，由于H

46、TS的進(jìn)一步完善，每天的篩選量就的進(jìn)一步完善，每天的篩選量就高達(dá)高達(dá)(o d)100 000種化合物種化合物。 因此稱為超高通量篩選因此稱為超高通量篩選(ultrahighthroughput screening) 這種新的飛躍，將大大加速新藥發(fā)現(xiàn)的速度。這種新的飛躍，將大大加速新藥發(fā)現(xiàn)的速度。 第五十三頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) HTS系統(tǒng)應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵在于必須具備相應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵在于必須具備相應(yīng)(xingyng)的新藥篩選模型。的新藥篩選模型。 近年來以基因表達(dá)產(chǎn)物為模型建立的新藥篩選模型近年來以基因表達(dá)產(chǎn)物為模型建立的新藥篩選模型為為HTS的應(yīng)用提供了有利條件。的應(yīng)用

47、提供了有利條件。 如根據(jù)人類重要如根據(jù)人類重要疾病的種類疾病的種類， 以每種疾病可能涉及的以每種疾病可能涉及的基因基因及每種及每種基因產(chǎn)物基因產(chǎn)物在致病過程中可能與之相關(guān)的在致病過程中可能與之相關(guān)的蛋白蛋白相相互作用數(shù)目計(jì)算，互作用數(shù)目計(jì)算， 預(yù)計(jì)基因組研究的結(jié)果可提供預(yù)計(jì)基因組研究的結(jié)果可提供500010 000種分子種分子藥靶藥靶，靶位數(shù)目將超過以往的，靶位數(shù)目將超過以往的20余倍。余倍。 第五十四頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 二、計(jì)算機(jī)虛擬篩選二、計(jì)算機(jī)虛擬篩選 計(jì)算機(jī)虛擬篩選計(jì)算機(jī)虛擬篩選(in silico screening / virtual screening)：主要用

48、于限定：主要用于限定(減少減少)提交生物學(xué)篩選的化合物數(shù)量和結(jié)構(gòu)特提交生物學(xué)篩選的化合物數(shù)量和結(jié)構(gòu)特征。征。 它是綜合它是綜合(zngh)計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)等計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)等多學(xué)科的一種篩選優(yōu)篩多學(xué)科的一種篩選優(yōu)篩(focused screening)策略。策略。 （1）它覆蓋了計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)）它覆蓋了計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)的大部分研究領(lǐng)域，從的大部分研究領(lǐng)域，從組合化學(xué)庫的合組合化學(xué)庫的合理設(shè)計(jì)理設(shè)計(jì)到到三維結(jié)構(gòu)化學(xué)關(guān)系數(shù)據(jù)庫三維結(jié)構(gòu)化學(xué)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的自的自動(dòng)產(chǎn)生；動(dòng)產(chǎn)生；第五十五頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) （2）從庫中分子結(jié)構(gòu)相似性分類到化合）從庫中分子結(jié)構(gòu)相似

49、性分類到化合物是否物是否具備藥物具備藥物(yow)類似性的快速預(yù)測類似性的快速預(yù)測； （3）從對系列化合物三維定量構(gòu)效關(guān)系）從對系列化合物三維定量構(gòu)效關(guān)系研究與藥效團(tuán)的構(gòu)建，到研究與藥效團(tuán)的構(gòu)建，到藥物分子與受藥物分子與受體相互作用的精確計(jì)算機(jī)模擬體相互作用的精確計(jì)算機(jī)模擬。 其目的其目的是在大量化合物樣品庫中挑選出是在大量化合物樣品庫中挑選出能代表分子多樣性和藥物類似性的分子，能代表分子多樣性和藥物類似性的分子，作為作為候選先導(dǎo)化合物進(jìn)行生物學(xué)篩選候選先導(dǎo)化合物進(jìn)行生物學(xué)篩選，從而大大減少藥物開發(fā)的消耗和縮短藥從而大大減少藥物開發(fā)的消耗和縮短藥物開發(fā)的周期。物開發(fā)的周期。第五十六頁，共六十七

50、頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 第四節(jié)第四節(jié) 藥物作用的監(jiān)測評價(jià)體系藥物作用的監(jiān)測評價(jià)體系 經(jīng)過大規(guī)模篩選后的先導(dǎo)經(jīng)過大規(guī)模篩選后的先導(dǎo)(xindo)化合物化合物進(jìn)入進(jìn)入藥物開發(fā)階段。藥物開發(fā)階段。 這一階段包括：這一階段包括： 藥效學(xué)研究藥效學(xué)研究 藥代動(dòng)力學(xué)研究藥代動(dòng)力學(xué)研究 安全性評價(jià)和臨床試驗(yàn)等步驟。安全性評價(jià)和臨床試驗(yàn)等步驟。第五十七頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 這一過程最大的特點(diǎn)：這一過程最大的特點(diǎn)： 耗時(shí)又耗資，且常常是幸存者寥寥無幾。耗時(shí)又耗資，且常常是幸存者寥寥無幾。 尤其是在臨床試驗(yàn)中被淘汰尤其是在臨床試驗(yàn)中被淘汰(toti)出局的為多數(shù)。出局的為多數(shù)。 分析其原因分析其

51、原因: 缺乏對藥物的毒理機(jī)制深入了解缺乏對藥物的毒理機(jī)制深入了解 缺乏有效的臨床前安全性評價(jià)指標(biāo)。缺乏有效的臨床前安全性評價(jià)指標(biāo)。蛋白質(zhì)組學(xué)的出現(xiàn)及時(shí)有效地彌補(bǔ)了這塊空白。蛋白質(zhì)組學(xué)的出現(xiàn)及時(shí)有效地彌補(bǔ)了這塊空白。第五十八頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 一、臨床前安全性評價(jià)一、臨床前安全性評價(jià) 人們越來越認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物毒理機(jī)制研究中人們越來越認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物毒理機(jī)制研究中的重要性。的重要性。 蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫能根據(jù)蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫能根據(jù)蛋白質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)度蛋白質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)度反映一種疾病反映一種疾病的過程的過程(guchng)變化或?qū)σ唤M藥物反應(yīng)的變化變化或?qū)σ唤M藥物反應(yīng)的變化。 蛋白質(zhì)蛋

52、白質(zhì)可以用作可以用作藥物反應(yīng)或疾病的替代標(biāo)志藥物反應(yīng)或疾病的替代標(biāo)志。環(huán)孢素環(huán)孢素A造成嚴(yán)重的腎毒性造成嚴(yán)重的腎毒性原因的探明是蛋白質(zhì)組學(xué)原因的探明是蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物毒理機(jī)制研究中成功應(yīng)用的一個(gè)很好的例子。在藥物毒理機(jī)制研究中成功應(yīng)用的一個(gè)很好的例子。第五十九頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 環(huán)孢素環(huán)孢素A是一種應(yīng)用廣泛的是一種應(yīng)用廣泛的免疫抑制劑免疫抑制劑 被成功地用于器官移植手術(shù)中和自身免疫疾病的治療被成功地用于器官移植手術(shù)中和自身免疫疾病的治療中中 但應(yīng)用中也伴隨著但應(yīng)用中也伴隨著許多副作用許多副作用，其中最值得注意的是，其中最值得注意的是腎毒性腎毒性。 用環(huán)孢素用環(huán)孢素A處治后最明

53、顯的結(jié)果是處治后最明顯的結(jié)果是: 部分蛋白點(diǎn)消失部分蛋白點(diǎn)消失，這些蛋白點(diǎn)后來從大鼠腎臟蛋白，這些蛋白點(diǎn)后來從大鼠腎臟蛋白質(zhì)模式中被鑒定質(zhì)模式中被鑒定(jindng)為為calbindin-D的的28 kDa蛋白。蛋白。 使用使用酶聯(lián)免疫吸收劑分析酶聯(lián)免疫吸收劑分析的進(jìn)一步研究證實(shí)，大鼠腎的進(jìn)一步研究證實(shí)，大鼠腎臟中臟中calbindin-D的的28 kDa蛋白量持續(xù)減少。蛋白量持續(xù)減少。第六十頁，共六十七頁。-蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā) 這種減少伴隨著尿鈣排泄物和皮層脊髓這種減少伴隨著尿鈣排泄物和皮層脊髓管內(nèi)石灰化的增加管內(nèi)石灰化的增加(zngji)。 如果如果calbindin-D 28 kDa蛋白扮演鈣運(yùn)輸?shù)鞍装缪葩}運(yùn)輸?shù)拇龠M(jìn)器和鈣緩沖器的促進(jìn)器和鈣緩沖器的角色，觀察到的的角色，觀察到的效應(yīng)就能得到解釋。效應(yīng)就能得到解釋。 環(huán)孢素環(huán)孢素A毒性標(biāo)志物的鑒定毒性標(biāo)