高通量药物筛选教学内容.ppt

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1、高通量药物筛选制药产业是高风险、高投人、高回报的产业。据统计，目前平均每个新药上市需耗时7—12年.耗资1-1.24亿美元，而I期临床试验通过率仅为8.3％。如何加快新药发现的速度，增加可进人新药开发阶段的新化学实体(NCE)的数量，是当今新药研究所面临的重点和难点。先导化合物发现即偶然发现药物筛选，偶然发现并不可靠，药物筛选才是药物研究中极其重要的内容。创新药物研究的关键在于药物的发现，这已经成为不争的认识，一旦确定药物的候选化合物.其研究工作的目标就已经明确，研究的方法也就有据可依。但是，药物的发现则是不可控的过程，具有极大的随机性。药物筛选，就是对可能作为

2、药用的物质进行初步药理活性的检测和试验，以求发现其药用价值和临床用途，为发展新药提供最初始的依据和资料。根据所选材料和药物作用对象，药物筛选大致分为两类：动物实验(包括动物整体筛选和组织器官筛选)细胞分子水平筛选，2种筛选方法的特点优点缺点举例动物实验比较反映整体治疗作用、不良反应和毒性作用劳动强度大。技术要求高，样品量大离体血管试验细胞分子水平筛选能直接反映药物作用机理，操作随机撼化、隘量化、自动动强度大不能直接反映药物作用高通量筛选高通量筛选(highthroughputscreening)近年来。细胞生物学、分子药理学、生物化学及病理学等学科的发展，为观

3、察药物作用提供了新的方法，大量分子细胞水平的药物筛选模型不断出现，并应用到药物筛选和研究中，使细胞分子水平筛选方法能真正实现一物多筛和多物一筛，并配合组合化学技术、灵敏的检测技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术而形成高通量筛选，极大的减少了供试化合物和试剂的用量(最低用量为10μL)，降低药物筛选的成本，实现了每日筛选10万化合物的目标，成为新药发现的强大武器。HTS的定义就是以分子细胞水平的实验方法为基础，以微型板为实验工具载体、以自动化操作系统执行实验过程，以灵敏快速的检测仪器采集实验数据，以计算机对实验获得的数据进行分析处理，同时对数以万计的样品进行检

4、测。高通量药物筛选，使药物筛选的工作进入一个新的阶段。高通量药物筛选的实现，将会大幅度地缩短新药发现的时间，提高筛选效率，增加高特异性高生物活性药物的发现率。HTS的组成：供试的大量样品(即样品库)；分子细胞水平的特异性体外体内筛选模型；高灵敏度检测系统；自动化操作系统；数据采集传输处理系统。此外，还有计算机辅助设计、组合化学、高效天然化合物提取方法等辅助系统。1供试的大量祥品已有的化合物库天然产物组合化学库1.1已有的化合物库一些大制药公司搜集大量不同结构的有机化合物，如Exielixis公司已建立了一个超过2×106个化合物的特大型化合物库。这些化合物绝大部

5、分是小分子，容易筛选出具有潜在类似化合物的合成和筛选。1.2天然产物长期以来，植物成分是开发新药的最重要的来源，如吗啡、喳琳、喳尼丁和阿托品等均来自于植物。微生物代谢也是新药的一个重要来源，如青霉素等。此外，海洋生物占全球生物多样性的一半，估计有300万一500万，是另一类巨大的宝藏。1.3组合肽库组合肽库的合成技术主要采用“一珠一肽”，生物学法和同步合成法，但因肽仅仅由20种真核氨基酸合成而受限制，筛选方法也仅限于结合检测。2、分子细胞水平的特异性体外筛选模型2.1分子水平的药物筛选模型这是HTS中使用最多的模型。根据生物分子的类型，分子水平的药物筛选模型主要

6、分为受体、酶、通道、基因和其他类型的模型，其特点是药物作用靶标明确，应用这些模型可以直接得到药物作用机理的信息2.1.1受体筛选模型受体筛选模型典型的是受体与放射性配体结合模型。其过程一般是让受体、配体、供试化合物和必要的辅助因子一起加入到适当的缓冲液中，温孵一定时间使结合反应达到平衡，随后通过过滤分离结合和游离的配体，然后将滤纸烘干，滤纸上残留的即为结合的放射性配体，这可用液体闪烁计数来测量结合的放射性配基。2.1.2酶筛选模型筛选作用于酶的药物，主要是观察药物对面活性的影响。根据酶的特点，酶的反应底物，产物都可以作为检测指标，并由此确定反应速度。典型的酶筛选

7、包括3个部分：1)让被测化合物在适当缓冲液中孵化；2)反应起始后(可以加金属离子或蛋白质激活剂)可以通过改变反应混合物的温度，缓冲液的pH值和酶的浓度来控制反应速度.3)如果是单时间点数器，反应必须终止，且需测量产物的增加和底物的减少。2.1.3离子通道筛选模型Negri(1998)建立了贝类动物毒素的HTS方法。其作用靶标为钠通道上的蛤蚌毒素(STx)结合位点，用放射性配体(3HSTx)进行竞争性结合试验考察受试样品。Young等用酵母双杂交的方法HTS干扰N型钙通道民亚单位与α1β亚单位相互作用的小分子，寻找新型钙通道拮抗剂。2.2细胞水平药物筛选模型该模型

8、是观察被筛样品对细胞的作