DNA编码化合物库在小分子药物发现中的应用
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核酸与小分子的对接
首先,核酸与小分子的对接在药物设计中具有重要意义。
许多
药物都是通过与特定的核酸序列相互作用来实现其生物学效应的。
例如,抗癌药物常常通过与DNA发生相互作用来阻止癌细胞的增殖。
因此,深入了解核酸与小分子的对接机制可以帮助科学家设计出更
有效的药物。
其次,核酸与小分子的对接可以通过多种方法来实现。
其中包
括计算模拟、生物物理化学实验和结构生物学方法。
这些方法可以
帮助科学家确定小分子与核酸结构之间的相互作用模式,从而为药
物设计提供重要信息。
在应用方面,核酸与小分子的对接不仅在药物设计中有应用,
还可以用于生物化学研究。
例如,科学家可以利用这种相互作用来
研究基因调控、疾病机制等生物学过程,从而拓展对生命科学的理解。
然而,核酸与小分子的对接也面临一些挑战。
由于核酸的结构
和功能复杂多样,小分子化合物与核酸的特异性结合是一个复杂的
问题。
因此,研究人员需要不断改进实验方法和理论模型,以更好
地理解这种相互作用。
综上所述,核酸与小分子的对接在药物设计和生物化学研究中具有重要意义,可以通过多种方法实现,有着广泛的应用前景,但也面临着一些挑战。
深入研究这一领域有助于推动药物研发和生命科学的发展。
成都市人民政府办公厅关于促进成都医药健康产业高质量发展的实施意见文章属性•【制定机关】成都市人民政府办公厅•【公布日期】2019.06.21•【字号】成办发〔2019〕20号•【施行日期】2019.06.21•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】药政管理正文成都市人民政府办公厅关于促进成都医药健康产业高质量发展的实施意见成办发〔2019〕20号成都天府新区、成都高新区管委会,各区(市)县政府,市政府有关部门,有关单位:为深入贯彻落实国家、省、市关于高质量发展的系列决策部署,按照《中共成都市委关于全面贯彻新发展理念加快推动高质量发展的决定》(成委发〔2018〕22号)精神和《成都市高质量现代化产业体系建设改革攻坚计划》要求,现就促进成都医药健康产业高质量发展提出如下实施意见。
一、发展目标面向全球、面向未来,以供给侧结构性改革为主线,以构建产业生态圈创新生态链为抓手,在更大范围聚集高端资源、更深层次融入国际分工、更高能级提升产业水平,加快构建具有国际竞争力和区域带动力的世界级、万亿级现代化医药健康产业体系。
到2020年,产业营业收入达到5000亿元;到2025年,产业营业收入达到10000亿元;到2030年,产业营业收入达到20000亿元,建成世界级医药健康产业高地,将成都打造成为全球生物医药创新创造中心、面向“一带一路”医疗健康服务首选地、国际医药供应链枢纽城市,培育20个百亿级和千亿级医药健康企业,一批头部企业、独角兽企业,建成3个以上具有鲜明特色、世界一流水平的千亿级产业功能区。
二、发展重点按照“夯实特色领域、提升优势领域、抢占新兴领域”原则,聚焦生物医药、医疗健康、医药商贸等重点领域,对标国际一流,加快构建优势突出、融合互促、发展强劲、具有国际竞争力和区域带动力的医药健康产业生态圈。
(一)打造全球知名的生物医药创新创造中心。
1.建设具有国际影响力的生物技术药创制高地。
生物技术制药试题1. 生物技术制药:生物技术制药是指运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果,从生物体、生物组织、细胞、体液等,综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法进行药物制造的技术。
2. 基因表达:基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子.生物体内的各种功能蛋白质和酶都是同相应的结构基因编码的。
3. 质粒的分裂不稳定:通常将质粒不稳定性分为两类:一类是结构不稳定性,也就是质粒由于碱基突变、缺失、插入等引起的遗传信息变化;另一类是分离不稳定性,指在细胞分裂过程中质粒不能分配到子代细胞中,从而使部分子代细胞不带质粒(即P-细胞)。
在连续和分批培养过程中均能观察到此两类现象发生。
一般情况下具有质粒的细胞(即P+细胞)需要合成较多的DNA、RNA和蛋白质,因此其比生长速率低于P-细胞,从而P-细胞一旦形成能较快速地生长繁殖并占据培养物中的大多数。
4. 补料分批培养:发酵培养基发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。
它既要使种子接种后能迅速生长,达到一定的菌丝浓度,又要使长好的菌体能迅速合成需产物。
因此,发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外,还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。
但若因生长和生物合成产物需要的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高,或生长和合成两阶段各需的最佳条件要求不同时,则可考虑培养基用分批补料来加以满足。
5. 人-鼠嵌合抗体:嵌合抗体( chimeric atibody )是最早制备成功的基因工程抗体。
它是由鼠源性抗体的 V 区基因与人抗体的 C 区基因拼接为嵌合基因,然后插入载体,转染骨髓瘤组织表达的抗体分子。
因其减少了鼠源成分,从而降低了鼠源性抗体引起的不良反应,并有助于提高疗效。
6. 悬浮培养:非贴壁依赖性细胞的一种培养方式。
小分子药物与靶向治疗随着科技的进步和医学研究的不断深入,人类已经取得了许多惊人的成就,其中之一就是在药物研发方面。
随着研究的不断深入,人们对小分子药物的重视也越来越高。
本文将就小分子药物和靶向治疗进行简要的介绍和分析。
一、小分子药物的定义和分类小分子药物是一类分子量较小、通常小于1000的化合物,具有特殊的药理学作用。
目前,小分子药物分类的方法有很多种,常见的分类方法包括生化特征分类法、靶向分类法、药物分子类别分类法和药物作用分类法。
其中,生化特征分类法将小分子药物按其分子结构或化学特征进行分类。
例如,氨基甲酸酯类、酰胺类、环丙素类、吲哚类、芳香烃类、咪唑类、嘧啶类药物等等。
靶向分类法根据小分子药物作用的靶向进行分类,主要包括蛋白质靶向药、DNA/RNA靶向药、激素类药物、免疫抑制剂、细胞毒性药物等。
药物分子类别分类法将小分子药物分为酰胺和酰氨等多种类别,这一方法主要的依据是药物分子的形态。
药物作用分类法根据小分子药物的作用分类,例如对中枢神经系统、心血管系统、抗病毒等。
二、小分子药物的优缺点小分子药物有其独特的优点和不足之处。
首先,小分子药物分子小,在药物研究和制备方面有计算量小、合成周期短、产出易于规模化等诸多优势。
此外,小分子药物吸收快,治疗效果迅速见效;对机体毒副作用相对较小,并且在药物的开发和生产方面成本相对较低。
其次,小分子药物的不足主要在于其不靶向性相对较强,即该药不仅靶向病变部位,也会靶向正常细胞,从而产生毒性副作用。
三、靶向治疗相对于小分子药物的不足之处,靶向治疗则更具优势。
靶向治疗通常会选定和病变相关的蛋白作为靶分子。
一旦靶分子被锁定,制定治疗方案便变得更加准确。
靶向治疗主要包括特异性抗体、小分子靶向药物、刺激性剂、或是锁定细胞癌变偶联受体所需的分子药物等。
尽管靶向治疗在治疗疾病方面非常有效,但它也存在不能治愈但可缓解的问题。
由于治疗仅针对特定的蛋白,在病毒发生变异时可能无法进行修正,从而产生耐药性。
《现代药理学研究方法》第一章现代药理学实验方法与技术简介第一节 分子生物学试验方法与技术分子生物技术在药理学实验中应用较为广泛,包括核酸分子探针的标记、核酸分子杂交、多聚酶链反应、蛋白印迹杂交技术、cDNA文库、随机分子库技术、外核基因在真核细胞中的表达、转基因动物、人类基因治疗等。
现将更为常用的技术介绍如下:一、核酸分子探针的标记标记核酸分子探针(nucleic acid probe)是进行核杂交的基础,根据核酸分子探针的来源及性质进行选择,选择的基本原则是具有高度的特异性,探针选择直接影响杂交结果的分析。
根据检测对象和目的不同,,可选择不同的探针种类及标记方法。
㈠探针种类1.基因组DNA探针是克隆化的各种基因片断,也是最常用的核酸探针,探针应尽可能选用基因编码(外显子),避免使用内含子及其它非编码序列。
2.cDNA探针与mRNA互补的DNA链称cDNA,是一种较为理想的核酸探针,特异性较高。
3.RNA探针RNA与RNA或DNA杂交体的探针稳定性,特异性高。
4.寡核苷酸探针人工合成寡核苷酸片段做探针,可根据需要合成相应序列。
㈡标记物常用的探针标记物有两类:放射性同位素和非放射性同位素。
标记物的检测具有高度灵敏性和特异性。
标记和探针结合不影响杂交的特异性和稳定性。
其中放射性同位素是应用最多的探针标记物,但易造成放射性污染,多数同位素的半衰期短,不能长期存放。
常用的放射性同位素有32P¸3P¸35S,有时也用14C,125I 或131I。
二、核酸分子杂交(nucleic acid hybridiazation )是指具有一定同源序列的两条核酸单链在一定的条件下,按碱基互补配对原则形成异质双链的过程。
核酸分子杂交是分子生物学领域应用最广泛的技术,灵敏度高、特异性强,主要用于特异DNA或RNA的定性定量检测。
三、聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)是一种体外酶促扩增特异DNA片段的方法。
分子捕获与定向进化技术在药物研发中的应用随着生命科学和化学研究的发展,药物研发领域也在不断进步。
分子捕获和定向进化技术是目前研发新药物的主要手段之一。
这些技术能够优化化学结构,提高目标化合物的活性和选择性,从而研发出更加安全、有效、可靠的新药。
一、分子捕获技术在药物研发中的应用分子捕获技术是指通过分子识别作用,将感兴趣的分子从混合物中捕获出来,从而快速筛选出具有活性的物质。
通过分子捕获技术,不仅可以筛选出有效的药物分子,还能对药物分子进行结构优化和药效评估。
1.化学亲和固相萃取法化学亲和固相萃取法是一种利用固定有化学亲和基团的柱子吸附萃取目标分子的方法。
化学亲和剂经过预处理后,可与目标分子结合形成固定复合物,并在离子强度和pH值一定的条件下黏附在固相材料上。
该方法操作简便,适用于大多数水溶性化合物和某些有机分子的筛选。
2.瞬变热滴定法瞬变热滴定法是一种通过监测药物分子在溶液中的热力学行为来评估其药效的方法。
该方法通过改变药物分子的浓度进行实验,之后使用多点滴定法来测定物质的热力学参数。
该方法不需要化学反应,在药物分子设计和评估中应用广泛,特别是对于热不稳定或难以表征的化合物。
3.晶体学晶体技术是目前最常用的分子捕获技术之一。
通过获得药物分子晶体的结构信息,可以确定分子的空间构型、晶体结构及其参与的分子相互作用,进而对药物分子的性质和活性进行评估。
晶体学方法包括X射线衍射、中子衍射、同步辐射衍射等,分别适用于不同类型的分子。
二、定向进化技术在药物研发中的应用定向进化技术是一种通过制备和筛选具有强烈关联性的变异体来优化化学结构的技术。
通过定向进化技术,往往可以在产生新的药物分子的同时,提高药物的特异性和选择性,从而提高治疗效果。
1. 突变扫描突变扫描是一种通过随机导入缺陷、基因、序列中的变异以及改变两个或多个蛋白结合剂量来产生变异的方法。
常见的突变扫描技术包括SIFT、PolyPhen、MAPP-MISS等,这些技术普遍适用于蛋白科学领域和生物化学像学领域中各种酶类的定向进化研究。
肿瘤小分子靶向药物分类肿瘤小分子靶向药物分类如今肿瘤的治疗手段多元化,其中靶向治疗为较新兴的治疗方式,由于毒副作用较小,疗效较突出,使得靶向治疗的成本也相对高昂。
分子靶向药物是在分子生物学、分子遗传学理论基础上出现的新药, 因其精确的靶向治疗作用,相对于传统化疗药物有很多优势, 形成了一门治疗肿瘤的新领域,为肿瘤的治疗提供了一种不良反应较小的方法。
近20年来,随着医学科学的发展,大量以肿瘤细胞水平表达为靶点的新的抗肿瘤药物不断问世,并逐渐走向临床, 主要包括细胞信号转导分子抑制剂、新生血管抑制剂、靶向端粒酶抑制剂以及针对肿瘤耐药的逆转剂。
攻击肿瘤的靶点有多方面, 目前研究较成熟的主要有肿瘤细胞表面的靶点 (抗原或抗体 ), 如细胞膜分化相关抗原 (CD13,CD20,CD22,CD33,CD52,CD117等) , 细胞信号转导分子如表皮生长因子(EGF)及其受体(EGFR)和血管内皮生长因子(VEGF)及其受体上的酪氨酸激酶, 以及法尼基转移酶, 基质金属蛋白酶等。
分子靶向药物目前尚无统一的分类方法。
根据作用靶点不同,可分为以下4类。
●蛋白激酶细胞的分化信号传导因子中, 含有大量的蛋白激酶家族。
在细胞信号传导过程中, 蛋白酪氨酸激酶十分重要, 它可催化ATP上的磷酸基转移到许多重要蛋白质酪氨酸残基上使其磷酸化, 导致传导支路的活化, 影响细胞生长、增殖和分化, 而许多肿瘤细胞中酪氨酸激酶活性异常升高。
超过50%的癌基因及其产物具有蛋白酪氨酸激酶活性, 它们的异常表达将导致肿瘤的发生。
此外, 该酶的异常表达还与肿瘤转移、肿瘤新生血管生成、肿瘤对化疗耐药有关。
研究能阻断或修饰由信号传导失常引起疾病的选择性蛋白激酶抑制剂, 被认为是有希望的药物开发途径。
目前, 已经发现了一些蛋白激酶抑制剂和针对不同蛋白激酶 ATP结合位点的小分子治疗剂, 并已进入临床研究,如酪氨酸激酶抑制剂吉非替尼、厄洛替尼等及法尼基转移酶抑制剂安卓健等。
This article was published as part of the Advances in DNA-based nanotechnology
themed issue
Guest editors Eugen Stulz, Guido Clever, Mitsuhiko Shionoya and Chengde Mao
Please take a look at the issue 12 2011 table of contents to access other reviews in this themed issue ThisjournaliscTheRoyalSocietyofChemistry2011Chem.Soc.Rev.,2011,40,5707–57175707
Citethis:Chem.Soc.Rev.,2011,40,5707–5717Small-moleculediscoveryfromDNA-encodedchemicallibrarieswRalphE.Kleiner,zChristophE.DumelinzandDavidR.Liu*Received23rdMarch2011DOI:10.1039/c1cs15076f
Researchersseekingtoimprovetheefficiencyandcosteffectivenessofthebioactivesmall-moleculediscoveryprocesshaverecentlyembracedselection-basedapproaches,whichinprincipleoffermuchhigherthroughputandsimplerinfrastructurerequirementscomparedwithtraditionalsmall-moleculescreeningmethods.Sinceselectionmethodsbenefitgreatlyfromaninformation-encodingmoleculethatcanbereadilyamplifiedanddecoded,severalacademicandindustrialgroupshaveturnedtoDNAasthebasisforlibraryencodingand,insomecases,librarysynthesis.TheresultingDNA-encodedsyntheticsmall-moleculelibraries,integratedwiththehighsensitivityofPCRandtherecentdevelopmentofultrahigh-throughputDNAsequencingtechnology,canbeevaluatedveryrapidlyforbindingorbondformationwithatargetofinterestwhileconsumingminimalquantitiesofmaterialandrequiringonlymodestinvestmentsoftimeandequipment.InthistutorialreviewwedescribethedevelopmentoftwoclassesofapproachesforencodingchemicalstructuresandreactivitywithDNA:DNA-recordedlibrarysynthesis,inwhichencodingandlibrarysynthesistakeplaceseparately,andDNA-directedlibrarysynthesis,inwhichDNAbothencodesandtemplateslibrarysynthesis.WealsodescribeinvitroselectionmethodsusedtoevaluateDNA-encodedlibrariesandsummarizesuccessfulapplicationsoftheseapproachestothediscoveryofbioactivesmallmoleculesandnovelchemicalreactivity.
IntroductionThediscoveryofbioactivesmallmoleculesremainsamajorfocusofbothacademicandindustrialchemists.Theglobal
pharmaceuticalindustryspendsB$100billionannuallyonresearchanddevelopment,reflectingthecontinuedneedfornewtherapiesforthetreatmentofhumandisease.1Bioactive
moleculesthatdonotmeetallsafety,efficacy,andmarketabilityrequirementsofdrugshavenonethelessprovenvaluableasprobestostudyawiderangeofbiologicalprocessesinthelifesciences.2
ThedevelopmentofhighlyefficientmethodstostudythecompleteDNA,RNA,protein,orsmall-moleculecontentof
DepartmentofChemistryandChemicalBiologyandtheHowardHughesMedicalInstitute,HarvardUniversity,12OxfordStreet,Cambridge,MA02138,USA.E-mail:drliu@fas.harvard.eduwPartofathemedissueontheadvancesinDNA-basednanotechnology.
RalphE.KleinerRalphE.KleinerobtainedhisABinChemistry(2005)fromPrincetonUniversity,wherehestudieddenovoproteindesignwithProf.MichaelHecht.HereceivedhisPhDinChemistry(2011)underthesupervisionofProf.DavidLiuatHarvardUniversity,wherehedevelopedandappliedmethodsforthegeneticencodingandinvitroselectionofsyntheticsmallmoleculesandpolymers.Hisinterestslieontheinterfaceofchemistryandbiology,particularlyintheareasofmolecularevolutionandchemicalgenetics.ChristophE.DumelinChristophDumelinreceivedhisMScinbiochemistry(2003)andhisPhD(2007)fromtheETHZurich.DuringhisdoctoralstudieswithProf.DarioNerihedevelopedandappliedmethodologyfortheidentificationofbioactivesmallmoleculesfromDNA-encodedchemicallibraries.AfterworkingatPhilochem(2007–2008)onthepreclinicaldevelopmentofabloodpoolcontrastagentarisingfromhisgraduatestudies,hejoinedthegroupofProf.DavidLiuatHarvardUniversityasapostdoctoralfellow.Hisresearchinterestslieindrugdiscoveryandtheapplicationofchemicaltoolstoprobebiologicalsystems.
zTheseauthorscontributedequallytothisarticle.
ChemSocRevDynamic Article Links
www.rsc.org/csrTUTORIALREVIEW5708Chem.Soc.Rev.,2011,40,5707–5717ThisjournaliscTheRoyalSocietyofChemistry2011cellshasprovidedresearcherswithanenormouswealthofinformationoncellulartargetsimplicatedinhumandisease.3,4Inordertofindmodulatorsofthesedisease-associatedtargets,researchersfrequentlyuseadrugdiscoveryapproachbasedoncombinatorialordiversity-orientedsynthesis5coupledwithhigh-throughputscreening.Thisapproachseekstocreatelibrariesofhundredsorthousandsofcompoundsusingreactionscapableoftoleratingchemicallyandstructurallydiversebuildingblocks.Oncealibraryhasbeensynthesized,avarietyofscreeningmethodsareusedtointerrogatetheactivityofeachlibrarymemberinadiscretebiochemicalorcell-basedphenotypicassay.Hitsthatemergefromhigh-throughputscreensthenserveasleadcompoundsforfurtherdevelopmenttowardsprobesortherapeuticagents.Whilehigh-throughputscreeninghasbecomewidelyadoptedinthedrugdiscoveryindustry,itcanbetimeconsumingandtypicallyrequiressubstantialinvestmentincostlyinfrastructuresuchasliquid-handlingrobotsandinconsumablereagentssuchaspipettetipsandmulti-wellplates.Moreover,duetothediscretenatureofscreeningassays,screeningtimeandcostscaleapproximatelylinearlywithlibrarysize.Incontrast,selection-basedapproaches,inwhichalllibrarymembersaresimultaneouslytestedfortheirabilitytointeractwithatargetofinterestinasingleone-potexperiment,canbemuchmoreefficientthanscreening.Sincethetimeandeffortrequiredtoperformaselectionareindependentoflibrarysize,researchershaveselectedlarge(‘‘high-complexity’’,inevolutionterminology)librariescontainingupto1015members,6whilescreening-basedmethodshavenotbeenappliedtolibrarieswithcomplexitygreaterthan108,7andaretypicallyappliedto