1、1,第二章 基于靶點的藥物設計Target Based Drug Design,2,主要內容,3,第一節(jié) 概 述,4,5,靶點（target）：具有重要的生理或病理功能，能夠與藥物相結合并產生藥理作用的生物大分子及其特定的結合位點。 這些生物大分子主要是蛋白質，也有一些核酸或其他物質。 類型: 基因位點、受體、酶、離子通道、核酸等生物大分子,1.1 靶點內涵,6,靶點特征:,1. 生物大分子; 2. 有結合位點; 3. 這個生物大分子和其他物質結合后發(fā)生結構變化, 而且這個變化通常是可逆的; 4. 這個生物大分子通過結構變化可以發(fā)揮生理和病理的調節(jié)作用; 5. 這個物質結構變化的生理效應在機體

2、復雜調控體系中占有主導作用。 藥物靶點 與藥物作用對疾病治療有效，毒副反應小。,7,1.2 靶點在藥物研究中的意義,1. 是藥物發(fā)現(xiàn)途徑中關鍵的第一步； 2. 新穎的靶點意味著新的作用環(huán)節(jié)和機制，這樣的新藥有較強的競爭力； 3. 新的靶點也很容易成為競相開發(fā)的眾矢之的。,8,1.3 靶點的研究現(xiàn)狀,治療藥物的靶點約500個,9,靶點研究技術 生物信息學 (Bioinformatics) ：利用信息科學、計算機科學等學科對生物信息進行采集、處理、存儲、分析和解釋，闡述生物大分子的存在和價值。 化學信息學(Chemoinformatics) ：從各種信息源中提取化學信息數據，形成規(guī)則和原理，加速先

3、導物的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化。 化學基因組學（chemical genomics ）： 用小分子化合物與未知生物功能的蛋白質相互作用，以確定細胞內蛋白質的功能。 功能基因組學（Functional Genomics ）：又稱后基因組學（Postgenomics），在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，這是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉入對基因組動態(tài)的生物學功能學研究。,第二節(jié) 藥物靶點的發(fā)現(xiàn)和確證,11,12,2.1 藥物靶點的發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)途徑： a 分子途徑： 臨床樣本、細胞模型 b 系統(tǒng)途徑： 臨床患者、動物模型 系統(tǒng)途徑距離疾病更為接近，情況更為復雜。,13,例1 ：LDL受體的發(fā)現(xiàn),LDL受體

4、：是幾乎所有有核細胞表面的一種受體蛋白，可以與低密度脂蛋白(LDL)膽固醇結合，介導LDL被細胞內吞，循環(huán)中70%的LDL在肝臟被攝取并代謝掉。,14,降脂藥物：考來烯胺、考來替泊 作用機制： 增加肝臟LDL受體合成； 阻止膽固醇或膽固醇從腸道吸收，促進膽酸或膽固醇從糞便中排出； 促進膽固醇降解。,15,一直困擾免疫學家的問題是，機體的免疫系統(tǒng)是通過何種方式識別病原微生物，繼而產生免疫應答的？這種免疫識別的機制是什么？,例2：Toll樣受體（Toll-like receptors, TLR）,16,TLR的發(fā)現(xiàn),17,2.2 藥物靶點的識別和確證,靶點識別：是靶點評價的第一階段，在此過程中發(fā)現(xiàn)

5、那些可能與疾病相關的分子。 正向識別過程（從表型到基因）：疾病識別哪些靶點與其相關。 逆向識別過程（從基因到表型）：改變某一靶點表達觀測疾病相關現(xiàn)象變化。,18,19,20,靶點確證 包括： (1) 在疾病相關的細胞和組織中測定該靶點的表達情況; (2) 調節(jié)靶點表達水平, 觀察有無相應的表型變化; (3) 在動物模型上測定靶點與表型的關系。,靶點確證技術,(1) 微擾RNA(siRNA)和反義技術直接對mRNA進行調控； (2) 利用肽核酸、鎖核酸、鋅指、核酶在轉錄水平上對mRNA進行調控。,21,靶點優(yōu)化 多個靶點都對某一疾病表型起決定作用，優(yōu)選出最佳靶點,22,2.3 藥物靶點研究的主要

6、技術平臺,1. 生物信息學 2. 基因芯片 3. 人類遺傳學基因識別方法 4. 生化途徑的研究 5. 基因敲除 6. 反義技術,23,2. 基因芯片,在一塊基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探針。當溶液中帶有熒光標記的核酸序列，與基因芯片上對應位置的核酸探針產生互補匹配時，通過確定熒光強度最強的探針位置，獲得一組序列完全互補的探針序列。,3. 人類遺傳學基因識別方法,定位克隆 從一種致病基因的染色體定位出發(fā)逐步縮小范圍，最后克隆該基因。,系統(tǒng)的定位克隆工作 遺傳學分析(確定致病基因染色體定位) 交換分析、連鎖不平衡分析 分子生物學分析 染色體異常(缺失、易位等)分析、基因文庫的篩選與基因克隆,

7、25,4. 生化通路途徑的研究,5. 基因敲除 確定基因和表型之間的關系 把編碼目標蛋白的基因敲除，產生不在表達該基因的動物，研究該目標蛋白的功能。 切除部分 - 觀察整體- 推測功能,6. 反義技術：根據核酸雜交原理，針對待研究靶點的核苷酸序列，設計合成與之互補的DNA寡核苷酸系列。,反義寡聚核苷酸（由7到30個核苷酸組成）與mRNA特異性結合，阻斷翻譯過程,第三節(jié)基于靶點的藥物設計方法,28,主要內容,29,靶點分類：,基因性靶點: 與疾病特異性相關的基因或基因產物。 1. 這些基因或基因產物帶有變異 2. 能引起更高的疾病風險 機制性靶點: 通過生物學觀察發(fā)現(xiàn)，影響某一個分子機制就足以獲

8、得顯著的治療效果。,30,一、基因性靶點藥物,優(yōu)點： 1.選擇性強：藥物能選擇性的調節(jié)疾病相關基因或基因產物。 2.副作用少：對機體中其他的基因或分子機制沒有影響。 局限： 1. 患者數量少：基因變異引起的疾病通常具有種族性和家族性。 2.通常疾病都是由多種因素引起的，每個致病基因的作用很小。,31,針對基因性靶點進行藥物設計的主要流程：,確定基因的有效性,32,二、機制性靶點及藥物設計方法,優(yōu)勢： 1. 可應用于多基因引起的疾病。 2. 可應用于非基因突變引起疾病。,33,針對機制性靶點進行藥物設計的主要流程：,確定靶點的有效性,34,步驟：,小 結,第四節(jié) 實 例,36,37,瘦素是由肥胖

9、基因編碼的蛋白質激素,主要由脂肪組織合成,通過受體介導,作用于靶組織,抑制食欲并參與調節(jié)能量代謝、神經內分泌和免疫反應等。,肥胖、糖尿病等疾病的發(fā)生與瘦素及其受體功能異常有密切關系。,4.1 基因性靶點及藥物設計實例：瘦素的研究,38,1. 發(fā)現(xiàn)編碼瘦素的基因,1950年，Ingalls等發(fā)現(xiàn)一株近親繁殖的小鼠食欲亢進，過度肥胖，其體重可以達到正常小鼠的3 倍，并且患有糖尿病。進一步的研究證明， 這種小鼠的肥胖是由于一個基因發(fā)生了隱性突變引起的，遂將此基因命名為肥胖基因（Obese Gene，Ob Gene）。 ob基因編碼瘦素（Leptin，LP），是一種在脂肪組織合成分泌的蛋白類激素，主要

10、功能是調控進食、能量及體重。瘦素和其他激素一樣，需要與特異的受體結合才能發(fā)揮其生物學作用。,39,2. ob基因缺陷動物模型確證靶點：,35g,40,瘦素的作用, 通過與神經系統(tǒng)的瘦素受體（OB-R）結合發(fā)揮作用。 LP能夠增加有機體的能量消耗。 LP直接作用于脂肪組織消耗體脂。,41,藥物設計,1. 瘦素類似物：短肽類物質 僅對瘦素基因突變的患者有效。 家族性相關基因缺陷肥胖 2. 瘦素增敏劑蛋白酪氨酸磷酸酶,42,基于癥狀的途徑新藥設計實例：,4.2 機制性靶點及藥物設計實例： 抗消化性潰瘍藥物的研究,43,44,胃酸的分泌機制,45,針對胃酸機制進行藥物設計的代表藥物：,46,47,早老

11、性癡呆癥，又稱阿爾茨海默病（Alzheimers Disease）。是一種以進行性認知和記憶功能損傷為特征的神經退行性疾病。 據中國阿爾茨海默病協(xié)會2011年的公布調查結果顯示，全球有約3650萬人患有癡呆癥，每7秒就有一個人患上此病，平均生存期只有5.9年，是威脅老人健康的“四大殺手”之一。,4.3 機制性靶點及藥物設計實例： 治療早老性癡呆藥物的研究,關于AD的假說,神經退行性疾病 淀粉樣蛋白假說 自由基損傷假說 鈣離子通道受損假說 炎癥反應假說 膽堿能損害假說,49,基于膽堿能假說的藥物設計,膽堿能假說的提出： 乙酰膽堿傳遞的信號與認知、學習、記憶有關。 乙酰膽堿不足，導致患者記憶減退，行為、個性發(fā)生異常。 90% AD患者腦內缺乏乙酰膽堿。,50,合成地點: 軀體神經、交感神經節(jié)前神經元和全部副交感神經的化學遞質均為乙酰膽堿(Acetylcholine，ACh)。乙酰膽堿在突觸前神經細胞內生物合成。 神經沖動使乙酰膽堿釋放并作用于突觸后膜上的乙酰膽堿受體，產生效應。之后，乙酰膽堿分子被乙酰膽堿酯酶催化水解為膽堿和乙酸而失活,見圖. A: 過渡態(tài) B:乙?；?51,1. 膽堿酯酶抑制劑：這類藥物是治療AD的主要藥物。 第一代是他克林，上市