药物靶标的发现与验证技术研究进展

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1、药物靶标的发现与验证技术研究进展【摘要】药物靶标的发现和验证是新药研发的第一步，也是药物筛选及药物定向合成成败的关键因素之一。随着基因组学、蛋白组学、生物信息学的快速发展，以及RNA干扰、噬菌体展示等新兴技术的出现，药物靶标的发现和验证技术日新月异。该文综述了在基因水平、转录水平、蛋白水平药物靶标发现和验证的各种技术的研究进展及其成功案例。【关键词】药物靶标;靶标发现;靶标验证　Abstract：Drugtargetdiscoveryandverificationisnotonlythefirststepofinvestigationofneostimportantfactorsin

2、drugscreeninganddirectionalsynthesis.entofgenomics,proteomics,bioinformaticsandtheadvancementofneentandsuccessfulcasesofdrugdiscoveryandverificationRNA表达水平，而这未必与蛋白表达和功能一致，这使它在药物靶标发现和验证领域的应用受到一定限制。虽然如此，仍有许多成功应用的例子[2]。此外，基因芯片技术在阿尔茨海默病[3]、帕金森病[4]、恶性肿瘤[5]等疾病的药物靶标研究中也发挥了很大作用。　　1.3基因敲除技术基因敲除(geneknoc

3、kout)是指对一个结构已知、而功能未知的基因，从分子水平上设计实验，将该基因去除，或用其它序列相近的基因取代，然后从整体观察实验动物，推测相应基因的功能。基因敲除模型在发现基因功能和药物作用新靶点的发现方面具有高度价值，同时也有助于确定药物作用于特定靶点后的不良反应。目前，研究者正在系统地敲除鼠固有基因，并根据哺乳动物生理学特点确定它们在体内的功能，这一研究足已覆盖几乎所有的蛋白质和可用于药物研究的基因家族，如离子通道、核激素受体、蛋白酶、磷酸二酯酶、激酶、磷酸酶及其它关键的酶类。同时，基因敲除技术也已广泛应用于确证药物在免疫[6]、动脉粥样硬化[7，8]、高血压病[9]、糖尿病[

4、10]和肿瘤[11]等疾病中的作用靶点。　　2转录水平的药物靶标发现和验证　　2.1反义寡核苷酸技术反义寡核苷酸技术是利用反义寡核苷酸或修饰的寡核苷酸与特定靶mRNA的一部分互补，抑制mRNA的翻译和剪接，从而抑制其编码的蛋白质的表达。与基因敲除技术相比，尽管这种方法是一种更加省时省力的研究目的基因的强大工具，但还是有局限性，如体内应用时生物利用度有限，毒性较大。利用反义技术验证药物靶标也有一些成功的例子。如Jarvis等[12]利用磷酸化的反义序列作用于P2X3受体的1100～1119和1166～1185位点序列，证明P2X3受体是慢性炎症和神经痛的重要角色，据此为靶点发现了一种小

5、分子A-317491。Okabe等[13]利用cDNA芯片技术分析临床肝癌样品发现，DDEFL1(developmentanddifferentiationenhancingfactor-like1)基因在肝癌组织中表达异常，进而以硫代反义核酸抑制此基因的表达，结果肿瘤细胞的生长受到抑制，提示DDEFL1可以作为肝癌的潜在治疗靶点。　　2.2RNA干扰(RNAinterference,RNAi)技术　　2.2.1RNA干扰用于发现新药靶RNA干扰技术自诞生以来，已被广泛应用于药物靶标的发现与确证，这主要是由于该技术具有很多其他技术所无法比拟的优点：能特异高效地抑制基因表达，获得去基因

6、功能表型;仅需要少量的核酸序列信号，而且不被蛋白结构影响;siRNA的合成和控制较基因敲除或其他方法简单易行、资金消耗少、周期短，使得我们能够在短时间内大规模筛选靶点，而且可以通过质粒或病毒载体表达的小发卡RNA(smallhairpinRNA,shRNA)干扰目的基因，从而达到了在细胞水平和动物水平筛选药物靶标的目的[14,15]。研究表明，RNAi技术能快速有效地鉴别药物新靶点，RNAi文库的应用将为肿瘤和感染性疾病等的发病机制和治疗研究提供理论依据和新的切入点。　　2.2.2RNA干扰辅助药物靶点的确证高通量筛选技术可以发现和某种疾病相关的药物靶点库，然而要完全确定某蛋白在某种

7、疾病中的重要性或某种蛋白在某种药物发挥药效中的作用，要看在动物模型内阻断候选基因是否能减缓病症或拮抗药物原有的药理活性，甚至在人体内验证。鉴于近来向活体中转染siRNA技术的不断提高，在动物模型中的应用也取得进展，于是利用RNAi阻断模拟人疾病状态的动物模型中的基因的表达，对靶点进行深入的鉴定和评价呈现出潜在的优势。Brummelkamp等[16]通过逆转录病毒载体介导的shRNA表达系统靶向K-rasV12的mRNA，转染人胰腺癌细胞，结果验证了K-ra