-合理药物设计

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药物设计学试题

药物设计学试题

药物设计学试题及答案名词解释1、合理药物设计:根据药物发现过程中基础研究所揭示的药物作用靶点,即受体,再参考其内源性配体或天然药物的化学结构特征,根据配体理化性质寻找和设计合理的药物分子,以便有效发现、到达和选择性作用与靶点的又具有药理活性的先导物;或根据靶点3D结构直接设计活性配体。

2、高通量筛选:HTS,以分子水平和细胞水平的实验方法为基础,以微板形式作为实验工具载体,以自动化操作系统执行实验过程,以灵敏快速的检验仪器采集实验数据,以计算机分析处理实验数据,在同一时间检测数以万计的样品并以得到的相应数据库支持运转的技术体系。

3、药物的体内过程即A、D、M、E的中文名称及各自定义:分别为吸收:药物从用药部位进入体循环的过程。

分布:药物在血液、组织及器官间的可逆转运过程。

代谢:药物在吸收过程或进入体循环后,在体内酶系统、体液的PH或肠道菌从的作用下,发生结构转变的过程,此过程也称为生物转化。

排泄:药物或其代谢物排除体外的过程。

4、基于靶点的药物设计:TBBD,以生命科学为基础,根据疾病特异的功能、症状和机制,发现和研究药物作用靶点以及与预防相关的调控过程。

5、基于性质的药物设计:PBBD,运用计算机辅助设计软件,根据配体的理化性质对设计的先导物结构预测它们的吸收、分布、代谢、排泄和毒性(ADME/T),估计药物在体内的释放度和生物利用度,判断类药性6、基于结构的药物设计:SBDD,以计算机辅助药物设计为手段,其方法分为基于靶点的直接药物设计和基于配体的简介药物设计两类,运用受体学说和分子识别原理,设计对受体进行调控的先导物,或根据已有药物作用力大小和构效关系判断来推测新化合物的药效,达到发现活性分子的目地。

7、定量构效关系:QSAR,研究的是一组化合物的生物与其结构特征之间的相互关系,结构特征以理化参数、分子拓扑参数、量子化学指数和结构碎片指数表示,用数理统计的方法进行数据回归分析,并以数学模型表达和概括量变规律。

药品药物剂量设计

药品药物剂量设计

药品药物剂量设计药品治疗是临床医学中非常重要的一环。

在药品治疗的过程中,给药剂量的设计十分重要。

药品的剂量过低会导致治疗效果不佳,过高则会导致不良反应和毒性反应。

因此,如何进行合理、科学的药物剂量设计是临床医生需要掌握的一项重要技能。

一、药品剂量概述药品剂量是指治疗性药物或毒性药物的给药量。

药物剂量通常由药物的给药路径、药效学参数和毒性学参数等因素决定。

药物剂量的设计应该考虑到药效和毒性之间的平衡关系。

二、药物剂量的影响因素1. 生理因素不同的患者,生理参数不同,这会直接影响药物代谢和排泄。

例如:儿童、老年人、病人和孕妇等体内代谢功能有所不同,应该针对这些特殊人群进行剂量调整。

2. 药物性质不同药物具有不同的药物性质,包括了分布特性、药动学参数和药效学参数等。

对药物性质熟悉,才能更好地为患者设计合理的药物剂量。

3. 给药途径药物的给药途径决定了药物的吸收速度和药物的生物利用度。

因此,不同给药途径的药物剂量应该根据生物利用度进行可调。

4. 医疗目标药物治疗目标直接决定了药物剂量的设计。

例如:为了缓解疼痛,在设计止痛剂的剂量时,应根据不同的疼痛程度和病情设计出不同的药物剂量。

三、药物的治疗指数药物的治疗指数是用来衡量药物的安全性和有效性的标准。

治疗指数有时被称为治疗窗口。

这个概念是用来衡量给药量对治疗效果和毒性的平衡关系。

治疗指数越高,药品的毒性和有效性的差异就越小,给患者带来更多的安全保障。

药品的治疗指数与用药剂量的关系密不可分。

因此,在临床治疗中,药品剂量的设计必须要注意药品的治疗指数。

四、药物剂量调整的方法1. 药物代谢药物代谢是药物剂量调整的重要因素之一。

药物代谢不通常由肝脏和肾脏完成。

如果患者的肝脏和肾脏功能不良,可能会影响药物的代谢和排泄。

因此,需要针对特定的患者进行剂量调整。

2. 不良反应药物不良反应导致给药剂量需要调整的情况比较普遍,不良反应包括药物过敏、药物耐受性和药物相互作用等。

药物分子的合理药物设计方法

药物分子的合理药物设计方法

药物分子的合理药物设计方法药物设计是指通过理解与药物分子之间的相互作用,设计出具有特定生物活性的化合物,以满足疾病治疗的需求。

本文将介绍药物分子的合理药物设计方法,以帮助合成更有效和安全的药物。

一、目标选择在药物设计过程中,首先需要明确治疗的目标。

这可能是一种疾病相关的蛋白质、酶或受体等分子。

通过深入研究相关疾病的生物学机制,确定目标分子的生物活性相关团队和结构要求。

二、结构筛选在分子库中筛选出潜在的候选药物分子。

通过计算机辅助药物设计(CADD)等技术,对候选分子进行结构分析、物理化学性质预测和虚拟筛选。

这可以帮助排除无效分子和高毒性分子,提高筛选效率。

三、分子模拟基于目标分子的三维结构,进行分子模拟并进行结构优化。

分子模拟技术包括分子对接、药效团匹配和药效团替代。

这些方法可以帮助预测候选分子与目标分子的相互作用方式和亲和性,进而优化分子结构。

四、药代动力学研究药代动力学研究是评价药物在人体内代谢和消除的过程。

药代动力学特性包括溶解度、吸收性、代谢稳定性等。

通过药代动力学研究,可以设计出更稳定、更易吸收和代谢的药物分子。

五、药物安全性评价药物设计过程中,需要对药物分子进行安全性评价。

这包括对药物潜在毒性的预测,如对肝脏和心血管系统的不良影响等。

此外,还需要检测药物分子对人类细胞和组织的毒副作用。

六、合成和药物优化在药物设计的最后阶段,需要将含有生物活性的候选分子合成出来,并进行进一步的药物优化。

这可能涉及结构的微调、化学修饰和酶抑制剂的开发。

通过药物优化,可以更好地改进药物分子的效力和安全性。

结论:药物分子的合理药物设计方法是一个复杂而关键的过程。

从目标选择到最终的药物优化,需要综合运用分子模拟、结构筛选、药代动力学研究和药物安全性评价等技术手段。

通过不断改进设计方法和结合新技术的应用,将能够加速药物研发进程,为人类提供更好的治疗选择。

合理药物设计综述.

合理药物设计综述.

合理药物设计杨敏2010113201 摘要:合理药物设计包括基于靶点合理药物设计、基于性质的合理药物设计和基于结构的合理药物设计。

通过对药物结构和体内靶点的研究,使药物达到需要的目的。

抑制酶的活性、促进某种物质的释放、阻碍通道等。

本文主要对基于结构的合理药物设计进行综述.基于靶点的合理药物设计基于靶点的合理药物设计就是通过对药物作用的靶点进行研究,找到新的、合适的药物来治疗某些疾病。

发现一个的靶点往往就能设计出一类新药,在新药研究领域也是极受重视的。

药物的靶点一般可分为以下几类:细胞膜受体酶、细胞因子和激素、核酸、核受体、离子通道、酶等。

以酶为靶点的合理药物设计:血管平滑肌细胞异常的增殖和迁移在动脉硬化和血管损伤后再狭窄中起着重要的作用。

表皮生长因子( epithelia l growth factor, EGF)是已知重要的血管平滑肌细胞异常增殖与迁移的刺激因子。

EGF和EGF受体(EGFR)接到的信号通路在血管重塑和血管损伤后新生内膜形成中起着极其重要的作用。

因此, 在病变形成过程中, 它常被作为一个药物治疗战略的靶点。

藤黄树产自中国及东南亚地区, 中医药文献报道藤黄树脂具有较强的止血、抗炎、抗氧化和抗感染作用。

藤黄酸( gambogic acid,GA)是藤黄树脂中提取的有效成分, 既往研究报道藤黄酸可通过抑制AKT、ERK、c2Src、FAK 和VEG2FR2等起到较强的抗癌、抗炎和抑制血管新生的作用。

( tyrosinekinaseinhibitor,TKI) 以其高选择性和低毒性的优势在肿瘤临床治疗中令人目。

蛋白质酪氨酸激酶(PTK)包括四大家族:表皮生长因子家族、胰岛素家族、血小板家族、纤维细胞生长因子家族。

表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制许多肿瘤组织同时表达表皮生长因子受体( epidermalgrowth factor receptor,EGFR) 及其配体,EGFR 及其配体网络已经明确为肿瘤治疗的重要靶点。

解忧药品设计方案

解忧药品设计方案

解忧药品设计方案解忧药品设计方案背景介绍:在现代社会,由于生活节奏的加快和竞争压力的增大,许多人面临着各种各样的压力和焦虑,这导致许多人出现抑郁、睡眠问题、焦虑症等精神问题。

因此,设计一种解忧药品,旨在帮助人们缓解焦虑和压力,提高睡眠质量,促进身心健康。

设计方案:1. 成分选择:选择具有镇定、安神、抗焦虑作用的草本植物作为主要成分。

例如,百合、酸枣仁、柠檬香茅等具有镇静、安神作用的植物。

2. 制剂形式:可以设计为口服药片或口服液的形式,以便携和使用方便。

3. 剂量和用法:根据草本植物的理论剂量和服用习惯设计合理的剂量和用法。

例如,每日1-2次,每次2片或者根据液体剂量调整。

4. 无依赖性和副作用:确保解忧药品不会导致依赖性和明显的副作用。

例如,在配方中避免使用有明显副作用的草药,同时采用合理的剂量。

5. 包装设计:采用温柔、轻松、舒适的色彩和形状设计,以促进舒缓和放松的效果。

同时,在包装设计中添加一些建议的放松方法和生活习惯,促进综合治疗效果。

6. 宣传推广:通过医院、药店、网络等渠道进行宣传推广,强调解忧药品的功效并提供有关安全用药的知识,引导消费者正确使用药品。

7. 具体效果评估:对使用解忧药品的人群进行跟踪调查,收集他们的反馈和感受,并根据评估结果进行产品的改进和优化。

预期效果:1. 缓解焦虑和压力:解忧药品通过镇静和安神的作用,帮助人们缓解焦虑和压力,提高情绪状态。

2. 改善睡眠质量:解忧药品帮助人们放松身心,改善睡眠质量,提高睡眠效果。

3. 提高身心健康:解忧药品可以帮助人们解除不良情绪,提高身心健康,增强抵抗力。

总结:通过合理选择草本植物成分,制定合理的剂量和用法,设计舒适的包装和宣传推广,解忧药品有望成为一种帮助人们缓解焦虑和压力、改善睡眠质量、提高身心健康的良好选择。

同时,需要在产品使用中加强监督和评估,确保解忧药品的效果和安全性。

合理药物设计 名词解释

合理药物设计 名词解释

合理药物设计名词解释合理药物设计(RationalDrugDesign,RDD)指的是将一种有效的活性化合物的表征、靶标定位以及抗原的设计相结合的一种药物设计方法。

它被广泛用于药物研发,是药物设计流程的一个重要环节。

从研究方法上看,合理药物设计把计算机辅助药物设计和结构活性关系(SAR)跟踪技术结合在一起,并将其结合到生物多样性,结构-功能关系,模拟,分子建模等领域中,以研制强效,安全,特异性,稳定性更好的药物。

合理药物设计的主要步骤包括靶标发现、概念药物设计、优化药物设计、筛选药物设计和药代动力学研究。

其中,靶标发现阶段是合理药物设计的开始步骤,即确定疾病的主要影响因素;概念药物设计阶段涉及到将已知的活性化合物转化为新的活性化合物,以期获得更好的活性;药物优化阶段是药物设计流程中最重要的步骤,即研究和改善活性化合物,以最大限度地提高活性;筛选药物阶段旨在从活性化合物中筛选出最有效的活性化合物;最后,药代动力学(PK/PD)研究阶段则是保证安全性,长期有效性,耐受性以及稳定性方面的药物研究。

合理药物设计的主要应用技术包括计算机辅助药物设计、构象搜索、结构活性关系跟踪技术、分子建模技术、系统生物学技术、虚拟筛选技术以及生物信息技术等等。

在药物研发中,计算机辅助药物设计技术可以推断药物用药百分比的可能性及其与疾病的关联性;根据结构活性关系跟踪技术,可以基于有效活性合理地调整新药;分子建模技术可以从大量的分子结构中预测它们的吸收,分布,代谢,排泄等参数;系统生物学技术可以帮助研究靶点组件的功能和相互作用,而虚拟筛选技术可以从药物百万结构中无痛挑选出最佳候选。

合理药物设计在各个领域的应用越来越广泛,尤其是在遗传学、分子生物学、药理学、药物化学等研究领域中。

它不仅为药物研发提供了新的思路和方法,而且可以极大地提高药物研发效率、降低研发成本、加快研发进度以及提高药物纯度等。

合理药物设计技术的发展将有助于改善现有药物的性能,推动新药研发和构建新的药物靶标的实现。

合理药物设计名词解释

合理药物设计名词解释药物设计是一门研究药物的科学,其中研究的目标是建立一种安全有效的药物,可以治疗客观疾病,获得良好的疗效。

药物设计的过程可以被简单的归纳为4个步骤:需求分析、药物先导发现、药物优化和抗性选择。

首先,需求分析是指在药物设计过程中,需要分析出市场上存在哪些需求,药物设计者需要设计出满足市场需求的药物,而非现有的成熟产品。

其次,药物先导发现是指在药物设计过程中,通过收集、整理和分析海量药物信息,快速发现能够满足需求的药物先导,并将其应用到药物设计中。

然后,药物优化是指在药物设计过程中,根据药物先导及其相关信息,采用合理的方法对活性分子结构或者药物发挥活性机制等进行优化,以达到良好的靶点特异性,优化药物的安全性、有效性以及耐受性。

最后,抗性选择是指在药物设计过程中,采用多药联合方案,选择具有与药物有效结合的、无细菌抗性蛋白质作为药物的靶点,使有效细菌对抗药物耐受性下降。

总而言之,合理药物设计是一种科学和技术,其中研究的目标是通过需求分析、药物先导发现、药物优化和抗性选择的方法,设计出安全有效的药物,以达到满足市场需求的疗效。

对于新药设计过程,应当从多方面考虑,以期设计出能够提高安全性、有效性以及耐受性的高效药物。

实现合理药物设计的关键因素,一方面在于药物设计者要掌握先进的科学技术和药物研发流程,另一方面,必须确保药物设计所依据的实验数据被正确地记录和汇总。

在合理药物设计的过程中,药物设计者要积极主动的参与,利用多学科的视角探索不同的药物设计思路,以求最大化研发的成果,并最终获得安全有效的药物。

因此,合理药物设计不仅要求药物设计者掌握先进的科学技术和药物研发流程,更要积极参与到药物设计过程中,利用全新的思路和理念,探索新的药物设计方法,为研发更安全、有效的药物,给患者带来更多实惠。

用药方案 优化设计

用药方案优化设计引言用药方案的优化设计对于医疗行业至关重要。

一个良好设计的用药方案可以有效地提高药物的疗效,降低不良反应,并提高患者的治疗满意度。

本文将介绍用药方案的优化设计原则和方法,并提供一些实际应用的案例。

优化设计原则优化用药方案的设计应遵循以下原则:1. 个体化每个患者都是独特的,他们的疾病状态、生理特征和生活方式都不同。

因此,用药方案应根据患者的个体特征进行个性化定制。

针对患者的年龄、性别、体重、肝肾功能等因素进行评估,以确定最适合患者的药物剂量和给药途径。

2. 综合考虑用药方案的设计应全面考虑药物的疗效、安全性和费用等因素。

在选择药物时,应比较不同药物的疗效和不良反应,选择最适合患者的药物。

此外,还要考虑药物的剂型和给药途径,以提高患者的依从性和治疗效果。

3. 定期评估患者的疾病状态和生理特征会随时间变化,因此用药方案需要定期进行评估和调整。

医生和患者应定期进行沟通,了解患者的病情和药物不良反应,以及调整药物剂量和给药途径等。

优化设计方法优化用药方案的设计可以采用以下方法:1. 医生临床决策支持系统医生临床决策支持系统可以帮助医生根据患者的个体特征和病情,提供个性化的用药建议。

这些系统通常基于大数据分析和人工智能算法,能够从海量的医学文献和临床试验数据中提取和整合有用的信息,为医生提供决策支持。

2. 药物治疗指南药物治疗指南是根据最新的临床实践和研究成果制定的用药指南。

医生可以参考这些指南,了解特定疾病的治疗方案和药物推荐。

这些指南通常是由专家组织或学术机构联合制定,并经过严格的科学评审。

3. 药物治疗评估药物治疗评估可以通过随访和问卷调查等方式进行。

医生可以和患者定期进行沟通,了解他们的治疗效果和不良反应等情况。

此外,医生还可以借助医疗信息系统,对患者的用药情况进行追踪和评估,以及预测和预防不良反应。

实际应用案例下面是一些实际应用案例,展示了用药方案优化设计的效果:1. 老年患者的用药方案优化针对老年患者的特殊生理特征,我们可以根据肝肾功能的情况调整药物的剂量和给药途径。

高中化学合理用药教案设计

高中化学合理用药教案设计主题:合理用药目标:通过本课程的学习,学生能够了解合理用药的概念,掌握常见药物的作用机理和使用方法,培养正确用药的意识,提高自我保健能力。

一、导入1.引入话题:提出问题“你知道什么是合理用药吗?”2.启发思考:请学生谈谈自己对用药的认识和体验,以及在生活中是否曾经出现过因用药不当而引起的问题。

二、学习内容1.合理用药的概念及重要性-介绍合理用药的概念和意义,强调正确用药可以减少药物滥用和药物依赖现象的发生,减轻药物对人体的不良影响。

2.药物的分类及作用机理-介绍药物的分类,如镇痛药、抗生素、消炎药等,并简要介绍各类药物的作用机理和适应症。

3.常见药物的使用方法-针对常见的头痛、感冒、发热等症状,介绍相应的药物名称、剂量、使用方法和禁忌症等内容。

4.药物不良反应及预防-讲解药物不良反应的概念和种类,同时介绍如何预防药物不良反应的发生,例如注意药物的剂量和使用频率、不与其他药物混合使用等。

三、示范演示1.教师示范如何正确使用常见药物,包括如何选择适当的药物、剂量计算和服用方法等。

2.学生运用所学知识,进行药品使用的实践操作,检查并指导学生的用药方法是否正确。

四、课堂讨论1.组织学生就合理用药的意义和方法展开讨论,鼓励学生提出自己的看法和经验。

2.结合生活实际,讨论学生身边的药物使用问题,引导学生总结药物使用中的误区和问题,并提出改进建议。

五、课堂小结总结本节课的学习内容,强调合理用药的重要性,鼓励学生在日常生活中自觉遵守合理用药原则,提高自我保健能力。

六、作业布置布置作业:要求学生撰写一篇关于药物使用体会和心得的文章,或者设计一个药品使用宣传海报,以加深对合理用药的理解和认识。

七、反馈评估课后根据学生的作业完成情况和课堂表现,进行个性化的反馈评估,同时鼓励学生在日常生活中加强对药物使用的自我管理和观察。

药物设计的5原则

药物设计的5原则一、引言药物设计是一个复杂的过程,需要考虑的因素众多。

以下是药物设计的五个关键原则,这些原则有助于确保药物的研发过程更加有效和成功。

二、药物设计的五原则1.活性原则活性原则是药物设计的核心。

这意味着设计的药物应该具有预期的治疗活性,能够针对特定的疾病或病症产生效果。

在药物设计过程中,需要对目标疾病有深入的理解,明确药物的作用靶点,然后设计出能够与靶点结合并产生所需治疗效果的化合物。

2.安全性原则安全性原则强调药物应具有较低的毒性和副作用。

药物设计的目标不仅是找到具有活性的化合物,还要确保这些化合物在人体内安全、有效地发挥作用。

因此,药物设计过程中需要进行全面的安全性评估,包括对化合物的毒性、致畸性、致突变性等方面的研究。

3.结构-活性关系原则结构-活性关系原则是指化合物的结构与其生物活性之间的关系。

通过对已知活性化合物的研究,可以发现其特定的化学结构和活性之间的关系,从而为新药设计提供思路。

结构-活性关系有助于理解药物与靶点相互作用的方式,为新药的发现和优化提供理论支持。

4.代谢稳定性原则代谢稳定性原则是评估药物在体内的稳定性。

代谢稳定性好的药物能够更好地发挥药效,同时减少不必要的代谢产物。

在药物设计过程中,需要预测和优化药物的代谢稳定性,以确保药物在体内能够稳定存在并达到预期的治疗效果。

5.专利保护原则对于药物研发公司来说,专利保护原则也是重要的考虑因素。

具有专利保护的药物可以为其研发公司带来独家收益,从而补偿其研发成本并获得投资回报。

因此,在药物设计过程中,需要考虑如何设计出具有创新性和专利保护的药物分子。

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合理药物设计合理药物设计(rational drug design)是依据与药物作用的靶点即广义上的受体,如酶、受体、离子通道、抗原、病毒、核酸、多糖等,寻找和设计合理的药物分子。

主要通过对药物和受体的结构在分子水平甚至电子水平上全面准确地了解,进行基于结构的药物设计和通过对靶点的结构功能与药物作用方式及产生生理活性的机理的认识进行基于机理的药物设计。

合理药物设计是化学、生物学、数学、物理学以及计算机科学交叉的产物,是在社会对医药需求的强大推动下逐步发展起来的,主要应用各种理论计算方法和分子图形模拟技术来进行合理药物设计。

合理药物设计方法包括3类:①基于配体的药物设计②基于受体结构的药物设计③基于药物作用机理的药物设计。

1.基于配体的药物设计方法合理药物分子设计必须在已知受体结构模型的条件下才能进行但到目前为止许多已知药物作用的受体结构是未知的在未知受体结构时应用合理药物设计的原理和概念开始药物设计也有了不少的尝试,这方面的研究大致可分为两类;探索系列小分子药物三维结构与活性的关系---主要有3D-QSAR;根据已知药物结构反推受体结构模型,再行合理药物设计,如药效团模型(Pharmacophore Modeling)方法。

1.1定量构效关系(3D-QSAR)从对药物与受体相互作用的研究可以知道药物的作用是依赖自身空间形状的,其与受体的作用一般为非共价性质虽然在未知受体结构时无法进行常规意义上的合理药物设计,但可以在对已知药物研究的基础上进行受体形状推测(receptor-mapping),将与药物本身形状有关的参数引入到定量构效关系中,称之为3D-QSAR。

该方法是基于被研究的分子结合在同一个靶标生物大分子的相同部位的基本假定,将药物的结构信息、理化参数与生物活性进行拟合计算,建立合理的定量关系的数学模型,再以此关系设计新的化合物。

不同方法采用不同的结构性质来确定构效关系。

利用小分子三维结构作为参数的三维定量构效关系方法在预测小分子与生物大分子的相互作用时非常有用,各种在化合物三维结构基础上进行三维定量构效关系研究的方法(3D-QSAR),在药物研究中己经越来越广泛地应用。

主要方法为距离几何(Distance Geometry, DG)、分子形状分析(Molecular Shape Analysis, MSA)、比较分子场分析(Comparative Molecular Field Analysis, CoMFA)以及虚拟受体(Pseudo Receptor)方法。

在3D-QSAR中,CoMFA是目前应用最为广泛的方法,它采用化合物周围的静电场、范德华力场等的空间分布作为化合物结构描述变量,通过最小二乘法建立化合物的生物活性与化台物周围各种力场空间分布之间关系的模型。

CoMFA是在不了解受体结构的情况下,通过将分子势场图示到网格点上来表示分子的周围环境,比较它们与药物分子的生物活性定量关系,用以推测受体的某些性质,并可依次建立起作用模型来设计新的化合物,定量地预测其活性强度。

1.2药效基团模型方法药效基团模型方法是另一种重要的间接药物合理设计方法。

所谓“药效团”是对一系列活性化合物具有的共同特征(包括特定的化学基团、氢键基团、正负电荷基团和疏水基团等)。

药效基团模型方法结合这些药效团信息,总结出一些对活性至关重要的原子和基团以及空间关系,反推出与之结合的受体的立体形状、结构和性质,推测得到靶点物质信息,即得到虚拟受体模型,来设计新的配基分子。

它主要被应用于先导化合物的发现。

2.基于受体结构的药物设计基于受体的合理药物设计是指一般应用由X_射线衍射、核磁共振或分子模拟(同源蛋白建模法等)提供的受体三维结构信息,来辅助寻找、设计能够与它发生相互作用并调节其功能的小分子化合物的过程。

随着人类基因组计划的完成、蛋白组学迅猛发展,大量的疾病相关基因被发现,使得药物作用的受体生物大分子急剧增加,越来越多的三维结构被测定,有些具有重要药理作用的药物靶点的三维结构虽然目前还没有被测定,但他们的一级结构已被阐明,这时可以采用同源蛋白建模的方法建立其三维结构模型,从而进行直接药物设计。

在药物分子设计中,基于受体的合理药物设计占有极其重要的地位。

计算机辅助药物设计成为合理药物设计中的重要工具。

一般来说,在通过x_单晶衍射技术或多维NMR获得受体生物大分子结合部位的结构后,就可以采用分子模拟软件分析结合部位的结构性质,特别是静电场、疏水场、氢键作用位点等分布信息,然后再运用数据库搜寻或运用全新药物分子设计技术,识别得到分子形状和理化性质与受体作用位点相匹配的分子结构,合成并测试这些分子的生物活性。

经过几轮循环,可发现新的先导化合物。

基于受体结构的药物设计包括活性位点分析法(Active Site Analysis)、数据库搜寻法(Database Searching)和全新药物设计。

2.1活性位点分析方法活性位点分析方法用来探测与生物大分子的活性具有较好作用的原子或基团。

用于分析的探针可以是一些简单的分子或碎片,例如水或苯环,通过分析探针与活性位点的相互作用情况,最终可找到这些分子或碎片在活性部位中的可能结合位置。

这也说明活性位点分析法通常不能直接产生完整的配体分子,但它得到的有关受体结合的信息对后面的全新药物设计、分子对接等都有很好的指导意义。

2.2数据库搜寻法数据库搜寻法,又称计算机虚拟药物筛选(Drug Screeningin Silico),是目前发展比较快的计算机辅助药物设计方法之一。

它利用计算机人工智能的模式识别技术,把三维结构数据库中的小分子数据逐一与搜寻标准进行匹配,寻找符合特定性质和三维结构形状的小分子,从而发现合适的药物分子。

目前数据库搜寻方法分为两类:一类是基于配体的,即根据药效基团模型进行三维结构数据库搜寻。

该类方法一般需先建立一系列活性分子的药效构象,提出共有的药效基团,进而在现有的数据库中寻找符合药效基团模型的化合物,主要的软件有Catalyst和Unity。

另一类方法是基于受体结构的搜寻,也称为分子对接法,即将小分子配体对接到受体的活性位点,并搜寻其合理的取向和构象,使得配体与受体的几何形状和相互作用的匹配最佳。

在药物设计中,分子对接方法主要用来从化合物数据库中搜寻与受体生物大分子有较好亲和力的小分子,从而发现全新的先导化合物。

分子对接由于从整体上考虑配体与受体的结合效果,所以能较好地避免方法中容易出现的局部作用较好、整体结合欠佳的情况。

数据库搜寻技术发现的化合物大多可以直接购买得到,即使部分化合物不能直接购买得到,其合成路线也较为成熟,可以从专利或文献中查到,可大大加快先导化合物的发现速度。

目前,基于超级计算机的计算机虚拟药物筛选方法已成为新药开发的一种重要策略和方法。

2.3全新药物设计全新药物设计是指根据受体结合区域的分子表面性质,如空间性、电性、疏水性及氢键等,搜索分子碎片库,让计算机自动构建出与受体结合区域性质互补的虚拟分子片断,然后对产生的系列虚拟分子片断按与受体相互作用能和结构匹配情况来生长虚拟分子,所得到的虚拟分子可以直接当作配体作为数据库搜索的模板或是配合组合化学方法以减少需要合成化合物的数目。

构建药物分子的主要方法有模板定位法、原子生长法、分子碎片法等,其中分子碎片法又包括分子连接法和分子生长法。

不管采用何种药物分子构建模式,其方法基本上都要经过3个步骤:①分析靶标分子活性部位,确定活性位点各种势场和关键功能残基的分布。

②采用不同的策略把基本构建单元放置在活性位点中,并生成完整的分子。

③计算生成的新分子与受体分子的结合能,预测分子的生物活性。

计算机辅助全新药物设计是药物设计向前发展的一个新的阶段,目前尚存在以下问题需要解决:①蛋白质受体三维结构的真实性问题;②设计出来的药物分子能否顺利地化学合成以及合成的成本问题;③药物在体内的稳定性问题;④药物的毒副作用问题。

但是,它为新药开发提供了一种新的思维模式,并且可行性很强,其发展前景是非常广阔的。

基于受体结构的药物设计方法的最大优势在于它是基于靶点的“有的放矢”型,能够很快设计和优化出高效配体。

但它仍然属于定向合成和筛选,即使目标化合物有很强的受体亲和活性,一旦在生物利用度、体内代谢感毒性测试中落选,基本上将意味着药物开发的失败。

而且近年来的研究发现,ADME/TOX分析在开发新药的早期阶段是一个关键的因素。

所以,在基于受体结构进行先导物分子设计的过程中,必须要把设计的化合物在体内的吸收、分布、代谢、排泄和毒理方面的性质同时考虑进去。

将基于结构和基于药物作用机制的计算机辅助药物设计方法相结合,将会在新药的发现中发挥更大的作用。

这种方法的优势在于有可能构造出全新结构的先导化合物,局限性在于设计的化合物在化学合成上可能存在困难,分子设计的成功率较低。

3.基于药物作用机理的药物设计基于药物作用机理的药物设计是在基于结构的药物设计基础上,进一步考虑了药物与受体的动态结合过程,药物对受体构象的调节以及药物在体内的传输、分布和代谢。

基于机制的药物设计兼顾了药物在体内作用的各个方面,可以选择性地阻止疾病发生和发展过程中最关键的病理环节,设计出高效、低毒副作用的特异性药物。

在过去,对药物作用机理的认识往往滞后于药物的发现,而现在药物研发的重心已经转到了探寻分子机理并据此设计药物上。

而药物设计技术是基于对介导疾病病理生理过程的蛋白质分子结构和功能认识基础之上的。

目前投入临床使用的某些药物,不少是基于对治疗该种特定病理条件的靶向代谢过程的认识开发而成的,其中较为成功例子就是抗抑郁药氟西汀。

此药被开发用于替代单胺氧化酶抑制剂(MAOI)和19世纪50年代出现的三环类抗抑郁药,因为这两类药物相对来说作用不特异,临床应用会导致明显的副作用。

当时研究人员普遍认为,只要增加5-羟色胺的神经释放、研制某些可以抑制神经突触处5-羟色胺摄入的抗组胺药物或提高5-羟色胺的有效浓度,即可起到有效抗抑郁作用。

基于这一理论,由抗组胺药物盐酸苯海拉明衍生而来的候选化合物被先后合成,并发现了选择性5-羟色胺再摄取抑制(SSRI)氟西汀,现在氟西汀正被礼来公司以商品名Proxac上市。

氟西汀的发现和成功说明了当前以理论为基础的药物研发工作的重要性。

合理药物设计不仅用于先导化合物的优化,更重要的是能进行先导化合物的人工设计,这为突破现有先导化合物框架,发现新的、更高效的药物提供了工具。

但是,并不能因此片面夸大合理药物设计的作用,在药物设计的道路上仍然存在一系列问题需要解决,如蛋白质受体三维结构的真实性问题;受体一配体相互作用的方式问题;设计出来的配体的化学合成问题;药物的体内转运及代谢问题;药物的体内毒副作用问题等相信经过不懈努力.这些问题一定会逐步解决,合理药物设计也会充分显示其优越性,并达到一个新的水平。

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