高通量药物筛选与创新药物研究

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1、高通量药物筛选与创新药物研究中国科学院上海药物研究所国家新药筛选中心李佳内容高通量药物筛选：模型建立、化合物制备、自动化、数据处理我国高通量药物筛选的现状我们在高通量药物筛选与创新药物研究方面的策略：组合筛选模型体系、分子家族筛选模型体系、化学生物学方法研究活性化合物作用机制我们在高通量药物筛选与创新药物研究方面的研究实例化合物资源药物发现DRUGDISCOVERY药物开发DRUGDEVELOPMENT1.临床前研究2.临床研究药物候选化合物药新1.药物先导化合物的发现2.药物先导化合物的结构优化新药研究的两个阶段分子生物

2、学细胞生物学基因组学蛋白组学生物信息学结构生物学计算机辅助药物设计药物化学高通量筛选技术天然产物化学合成组合化学化合物库筛选模型结构优化先导化合物筛选—药物发现的关键环节—高新技术集中的焦点高通量筛选（HTS）运用自动化的筛选系统在短时间内、在特定的筛选模型上完成数以千计，甚至万计化合物样品的活性测试。一般而言，日筛选能力应在10000次以上方可以称为高通量筛选。TheEvolutionofHTS高通量筛选快速----每天筛选上万药次微量----筛选样品需要量为微克级灵敏----准确判断筛选样品的活性和选择性经济----筛

3、选费用低常规筛选高通量筛选常规筛选和高通量筛选高通量筛选的四个要素样品制备自动化HTS模型建立数据处理要素一：高通量筛选模型建立针对某一特定靶点，设计一种生物活性检测方法并使之适用于高通量筛选。选择高通量筛选的靶点来源于基础科学对于一种疾病进行细致研究后的理解和发现。根据这些结果，我们可以选择其中关键的生物效应环节进行干预。这些靶点包括受体、酶、激素、因子、离子通道和蛋白间的相互作用等。CurrentDrugTargetsMembraneReceptors45%Enzymes28%HormonesandFactors11%

4、IonChannels5%DNA2%NuclearReceptors2%Unknown7%N=483J.Drews,Science(2000)287:1962靶点确证Expressionphenotype?Mutant?Antisensetreatment?Antibodytreatment?RNAi?Knockout/knockin?Inhibitortreatment?克隆PCR、RT-PCR方法从cDNA文库、EST克隆、组织和细胞的总RNA中得到关键靶基因亚克隆大肠杆菌表达系统酵母表达系统昆虫表达系统大规模表达、纯

5、化、复性，得到纯净重组蛋白时间光吸收E412nm=13,600M-1cm-1检测方法的确定、优化及高通量筛选模型的建立分子水平筛选模型建立流程模型设计体外生化检测通常通过体外生化检测方法进行筛选的靶点包括酶、受体、蛋白与蛋白的相互作用等细胞水平的检测主要用于信号传导通路相关的靶点（包括受体、离子通道）以及为发现抗生素设计的筛选模型通过显色反应、荧光、化学发光以及同位素检测技术测量生物反应的终点。体外生化检测显色反应(Photometry)显色反应方法检测MetAP活性显色反应方法检测MetAP活性荧光强度(Fluoresc

6、enceIntensity)7-amino-4-methylcoumarinrhodamine110resorufinFluorogenicPeptideSubstrate荧光偏振(FluorescencePolarization)FPTheoreticalFPBehaviorofaSeriesofFluorescentDyesAsaFunctionofMW尺寸变化IMAPProtein-DNABindingFPHTSSer/ThKinaseCompetitiveFPAssay荧光共振能转移(FRET)荧光共振能转移是指供

7、体受激发后不发射出光子而将激发的能量转移到受体的现象。这种方法可检测生理状态下相互作用分子间的距离。产生FRET需要满足三个条件：供体和受体间距离接近（10~100埃）；供体的发射光谱与受体的激发光谱必须有重叠；供体和受体之间迁移偶极子的方向必须平行。FluorescenceResonanceEnergyTransfer(FRET)FluorescenceFluorescenceDAEfficientenergytransfer:10–100ÅAbsorbanceWavelengthAbsorbanceWavelength

8、DonorAcceptor荧光共振能转移在大多数情况下，供体与受体标记的荧光染料是不同的，供体的荧光会因为受体的存在而发生淬灭。一般荧光素和四甲基罗丹明（tetramethylrhodamine）之间发生50%有效能量转移所需距离为55埃，EDANS和DABCYL之间为33埃，EDANS和荧光素之间为4