制药工程进展
制药工程国内外发展趋势

制药工程国内外发展趋势1. 引言制药工程是指将药物的研究、开发、生产和销售等环节进行系统化和规模化的管理与控制的工程学科。
随着人口老龄化和健康意识的提高,全球制药市场呈现出快速增长的趋势。
本文将从国内外两个方面探讨制药工程的发展趋势。
2. 国内发展趋势2.1 技术创新与研发中国制药行业正面临着技术创新和研发的巨大挑战。
近年来,随着国内制药企业对研发投入的增加,中国在新药研发领域取得了显著进展。
同时,政府也加大了对创新型企业的支持力度,通过提供税收减免、研究资金等政策来鼓励创新。
2.2 生产自动化与智能化为了提高生产效率和产品质量,国内制药企业正逐步实现生产线的自动化与智能化。
通过引进先进设备、优化生产流程,并结合物联网、大数据和人工智能等技术,制药企业能够更好地监控生产过程、提高生产效率,并减少人为操作的错误。
2.3 健康管理与个性化医疗随着人们对健康的关注度提高,中国制药企业正逐渐转向健康管理和个性化医疗领域。
通过整合医疗资源、建立电子健康档案和开展基因检测等手段,制药企业能够为患者提供更加个性化的治疗方案,并推动医疗行业向预防和精准治疗方向发展。
3. 国外发展趋势3.1 新药研发与创新国外制药行业一直处于新药研发和创新的前沿。
随着科技的进步,越来越多的国外制药企业开始探索基因工程、干细胞技术等前沿领域,并取得了重大突破。
同时,国外制药企业也注重与学术界和科研机构的合作,加强技术交流与创新。
3.2 跨国并购与合作为了扩大市场份额和提高竞争力,国外制药企业普遍采取跨国并购和合作的策略。
通过收购或合作,企业能够快速进入新市场、获取先进技术和专利,并实现资源共享和风险分担。
3.3 可持续发展与环境保护国外制药企业越来越注重可持续发展和环境保护。
他们致力于减少化学废物的排放、提高能源利用效率,并积极推动绿色制药的发展。
一些企业还积极参与社会公益活动,履行企业社会责任。
4. 发展机遇与挑战4.1 机遇随着全球人口老龄化加剧和医疗技术的不断进步,制药工程面临着巨大的市场需求。
制药工程专业发展

制药工程专业发展
制药工程专业是涉及制药、药品生产和工艺工程的学科领域。
随着医药产业的迅猛发展,制药工程专业的发展也日益受到关注。
以下是制药工程专业发展的一些趋势和方向:
1.智能制造和工业4.0:制药工程正朝着智能制造和工业4.0的方向迈进,通过信息技术、大数据分析和自动化技术,提高生产效率、质量控制和药品生产的可追溯性。
2.生物制药技术:随着生物制药技术的飞速发展,越来越多的药物采用基因工程和生物技术生产。
制药工程专业将更加注重培养生物工程、分子生物学和生物信息学等方面的专业人才。
3.绿色制药:注重绿色、环保、可持续发展的理念在制药工程中得到应用,推动绿色制药的发展。
减少废弃物、优化能源利用和环境友好的生产技术将成为制药工程专业关注的重点。
4.个性化医疗和定制药物:随着基因检测技术的进步,个性化医疗和定制药物将成为未来的发展趋势。
制药工程专业需要培养适应个性化医疗需求的专业人才。
5.国际化合作:制药工程涉及到全球化的药品市场和生产链,专业人才需要具备国际化视野和跨文化沟通能力。
与国际制药企业、研究机构的合作将有助于促进专业的国际交流和合作。
6.医药产业政策和法规的影响:制药工程专业需要与医药产业政策和法规保持紧密关联,了解并适应不断变化的法规环境,确保药品生产的合规性。
7.跨学科综合素养:由于制药工程涵盖多个学科领域,专业人才需要具备跨学科的综合素养,能够在工程、化学、生物学等多个领域
中协同工作。
总体而言,制药工程专业的发展将受益于科技创新、制药产业的发展以及社会对健康的日益关注。
专业人才需要保持学科更新,适应行业发展的变化,并注重实践和创新。
制药工程专业的就业前景和发展趋势

制药工程专业的就业前景和发展趋势制药工程专业是指通过应用工程技术原理和方法,研究和开发药物生产、输送、储存等各个环节中的工艺制造技术和设备的一门学科。
随着人们生活水平的提高和医疗健康意识的增强,制药工程专业的就业前景和发展趋势也变得越来越广阔。
首先,制药工程专业的毕业生有广泛的就业机会。
制药工程专业涉及到制药技术、生产管理、质量控制、工艺设计、设备研发等多个领域,毕业生可以选择进入制药企业,从事生产、研发、品质管理等各个岗位。
同时,制药工程专业毕业生也可以选择从事相关的研究工作,例如药物研发、新药审批等。
其次,制药工程专业的就业前景广阔。
随着我国人口老龄化的加剧和医疗保健需求的不断增长,制药行业面临着巨大的市场需求。
尤其是在药物研发和生产方面,需要大量的制药工程人才来推动创新和技术进步。
因此,制药工程专业的就业前景非常看好。
再次,制药工程专业的发展趋势较为稳定。
制药工程是一个与人民健康息息相关的专业,受国家政策和法规的约束,发展比较稳定。
制药工程专业在制药设备、制药工艺、药品质量控制等方面的研究和应用,为制药行业的发展提供了重要的支撑和保障。
随着技术的不断进步和创新,制药工程专业的发展也将更加壮大。
最后,制药工程专业的发展趋势还与国家整体发展战略紧密相关。
随着我国经济的不断增长和国家对医疗健康事业的重视,制药工程也将迎来更大的发展机遇。
尤其是在国家“健康中国”战略的推动下,制药工程将面临更多的政策支持和市场需求,为专业人才的发展提供更多的机会。
总之,制药工程专业的就业前景和发展趋势非常乐观。
毕业生可以在制药企业、研究机构、政府部门等领域找到适合自己的职业发展方向。
同时,制药工程专业也为社会提供了更多优质的医疗保健产品和技术支持,为人民健康事业做出了重要贡献。
因此,有兴趣和潜力的学生可以选择制药工程专业,并在这个领域中取得好的职业发展。
未来的制药工程专业发展趋势和前景十分广阔,主要体现在以下几个方面。
制药工程专业发展现状

制药工程专业发展现状简介制药工程是一门应用性强的学科,涉及药品的研发、生产和质量控制等环节。
近年来,随着人们健康意识的提升和医疗需求的增加,制药工程专业得到了广泛的发展与关注。
本文将就制药工程专业的现状进行分析与讨论。
发展概况制药工程专业作为一门新兴的学科,起步较晚。
但近年来,随着医药行业的蓬勃发展,制药工程专业获得了快速的发展机会。
许多高校纷纷开设了制药工程专业,并逐步完善了相应的课程体系和实验室设施。
就业形势目前,制药工程专业的就业形势良好。
随着医疗行业的迅速发展,各类药企纷纷扩大生产规模,对制药工程专业人才的需求也与日俱增。
制药工程毕业生可以在制药企业、研究机构、药品监管部门等领域找到较好的就业机会。
技术创新与发展趋势随着科学技术的不断进步,制药工程也在不断创新和发展。
以下是一些制药工程领域的技术创新与发展趋势:1.生物技术的应用:生物技术在药物研发、生产和检测方面发挥越来越重要的作用。
例如,基因工程技术可用于药物生产中的编码基因的改造,提高药品的纯度和效力。
2.仿生制药技术:仿生制药技术通过模拟生物体的生产和代谢过程来生产药物,将有助于生产过程的高效与节能。
3.智能制造技术:智能制造技术的应用可以提高制药过程的自动化程度,提高生产效率和产品质量。
4.绿色制药工艺:为了降低对环境的影响,制药工程正朝绿色制药工艺方向发展,减少废物的生成和排放。
发展挑战与对策制药工程在发展过程中也面临一些挑战。
以下是一些发展挑战与对策:1.人才培养不足:制药工程专业的培养需要全面的科学知识和技能,目前人才培养仍存在一定不足。
应加大对专业人才的培养力度,增强实践和创新能力。
2.质量管理与安全问题:制药工程专业涉及到药品的生产与质量控制,严格的质量管理与安全问题是制药工程的关键挑战。
应加强质量管理体系建设,提高药品质量和安全性。
3.技术创新与知识产权:制药工程技术创新需要大量的研究和投入,但在创新过程中涉及到知识产权和专利保护等问题。
制药工程发展的八个阶段

制药工程发展的八个阶段
1. 初步研究阶段:此阶段关注药物的基础研究,包括化学合成、药理学等方面的初
步研究。
通过实验室实验和动物模型测试,鉴别可能具有临床应用前景的化合物。
2. 临床前开发阶段:在临床前开发阶段,研究人员进行了更多的实验室研究和体内
体外模型实验,以评估候选药物的安全性、药效和剂量范围。
3. 临床试验阶段I:在此阶段,候选药物首次进入人类体内的试验。
目的是评估药物对人体的耐受性、最佳剂量和药效。
4. 临床试验阶段II:在此阶段,候选药物被施用给病人或患者,以评估其对具体疾
病的治疗效果和安全性。
5. 临床试验阶段III:也被称为多中心试验,该阶段通常涉及大规模的病例研究,以确定药物的效果和安全性。
6. 新药注册申请阶段:在此阶段,制药公司向监管机构提交新药注册申请,该申请
包括药物的临床试验数据、药品配方、剂量范围、使用说明等信息。
7. 批准与上市阶段:一旦监管机构批准了新药注册申请,药物就可以正式上市销售。
此后,相关制药公司可以展开营销和生产工作。
8. 后续研究阶段:在药物上市后,制药公司通常需要继续进行后续研究,以监测药
物的长期疗效和安全性,并满足监管机构的要求。
这些后续研究也可能包括探索新的适应
症或改进药物的配方等活动。
制药工程技术的进展与应用

制药工程技术的进展与应用近年来,随着科技的不断发展,制药工程技术也取得了巨大的进展和应用。
制药工程技术是药物研发和生产的重要环节,其目的是将药物的研究、制备、生产、包装和质量控制等环节进行系统化、规范化和自动化,以提高药物的质量和生产效率。
本文将从不同的角度介绍制药工程技术的进展与应用。
首先,制药工程技术在药物研发领域中发挥了关键作用。
传统药物研发主要依靠试错的方法,耗时、耗力且成本高,而制药工程技术的发展给药物研发带来了新的思路和方法。
例如,通过高通量筛选技术,研究人员可以快速地筛选出具有潜在活性的化合物,大大缩短了药物发现的时间。
此外,计算仿真技术可以预测药物分子与蛋白质之间的相互作用,为药物设计提供了重要的理论指导。
其次,在药物生产领域,制药工程技术的进展也给生产效率和质量控制带来了显著的提升。
传统的制药生产过程通常需要大量的人力和物力投入,并且容易受到环境因素的干扰,导致产品质量不稳定。
而现在,随着自动化设备和控制系统的广泛应用,制药生产的过程可以更加精细化和稳定化。
自动化设备可以实现药物的精确称量、配料、混合等操作,而控制系统可以对生产过程进行实时监测和调控,保证产品的质量稳定性。
此外,制药工程技术的进展还促进了生产过程的无菌化和粉尘净化,提高了生产车间的卫生条件,保证了药物的安全性。
此外,制药工程技术的应用还拓展了药物包装领域的可能性。
药物包装是保护药物质量和延长药物有效期的重要环节。
传统的药物包装主要依靠手工操作,效率低且易受人为因素影响。
而现在,随着自动包装机的应用,药物包装过程可以实现自动化、快速化和标准化。
自动包装机可以进行药物的自动装瓶、封口、贴标等操作,大大提高了包装效率和质量。
最后,制药工程技术的进展还推动了药物质量控制的提升。
药物质量是药物研发和生产的核心要求,关乎药物的疗效和安全性。
传统的药物质量控制主要依靠人工取样和实验室分析,结果的准确性和稳定性有一定的局限性。
生物制药工程的原理和技术研究进展
生物制药工程的原理和技术研究进展生物制药工程是一种以生物技术为基础,通过利用细胞或生物体制造药物的工程领域。
它可以生产各种类型的药物,包括蛋白质、多肽、抗体和核酸等。
这些药物广泛应用于医疗、治疗、诊断和预防等领域,具有广泛的应用前景和经济价值。
生物制药工程的原理首先,生物制药的实施需要一个可靠的生产宿主,通常是细胞或微生物。
在工业生产中,选择宿主需要考虑以下因素:生产量、生产成本、繁殖速度、遗传稳定性、氧化还原电位、代谢途径等多种因素。
选择宿主的原则是优选可持续生产、稳定性高、易于操作和容易控制的系统。
其次,生物制药工程的最重要的环节就是基因工程。
基因工程是借助于DNA重组技术将外源基因导入宿主细胞中,使其背景的宿主细胞表达生产有用蛋白质。
比较常用的基因重组技术有PCR增殖、限制酶切开放、启动子簇、转录反应、选择筛选和荧光分析等,这些技术被广泛应用于生物制药工程中。
最后,生物制药工程还需要掌握微生物、生化学以及动物细胞培养等的相关知识。
同时,它还需要开展诸如单倍型分析、毒理学评价以及监测疗效的相关研究工作,确保生产得到最大的利益。
生物制药工程的技术研究进展近年来,随着科技的不断进步,生物制药工程在技术及应用方面发展的非常快,主要表现如下:一、基因组合成技术生物合成技术是一种快速构建基因组合的工具,最开始是使用化学或者生物方法来构建 DNA 序列,在使用转化等技术将序列导入宿主细胞。
如今,基因组合成技术已变得更高效,现在的基因组合成功率比过去高且速度更快。
二、单细胞筛选技术通过单细胞技术,能够筛选出适合生产药物的单细胞,从而加速生产的速度和效率。
此外,该技术还可用于高通量筛选、体外演化等领域。
三、基因编辑技术CRISPR-Cas9 基因编辑技术是目前机制最简单的 DNA 切割工具之一。
它具有极高的药物设计和模拟能力,在慢性疾病治疗以及肿瘤治疗等领域的应用前景很大。
四、细胞修改技术这种技术主要利用了细胞的自然功能来更好地改变、改善细胞的药物生产能力。
生物制药研究进展报告
生物制药研究进展报告摘要:生物制药是指利用生物技术手段制备的药物,包括基因工程药物、蛋白质药物、抗体药物等。
近年来,生物制药领域取得了长足的进步,涉及基因编辑、细胞治疗、个性化药物等多个方面。
本报告旨在综述生物制药研究的最新进展,探讨未来发展趋势,促进相关领域的进一步研究与合作。
一、基因编辑技术在生物制药中的应用基因编辑技术在生物制药中的应用一直备受关注。
CRISPR/Cas9系统被广泛用于基因修饰,提高了药物的生产效率和质量。
基因编辑也为创新药物的研发提供了新的途径,例如利用基因编辑技术研发靶向治疗癌症的个性化药物,开启了生物制药的新篇章。
二、细胞治疗在生物制药中的突破细胞治疗是指利用活细胞作为药物的一种治疗方式。
在生物制药领域,细胞治疗已经取得了一些突破性进展。
CAR-T细胞疗法成为了治疗白血病和淋巴瘤的有效手段,为癌症治疗带来了新的希望。
干细胞治疗、基因改造细胞等技术也为其他疾病的治疗提供了新的思路。
三、抗体药物的发展与应用抗体药物是一种针对特定疾病靶点的治疗药物,具有高效、低毒副作用等优点。
近年来,抗体药物的研发成为生物制药领域的热点。
单克隆抗体药物、抗体-药物复合物等新型药物不断涌现,广泛应用于肿瘤、自身免疫性疾病等方面,为患者带来了新的治疗选择。
四、个性化药物的研究与应用个性化药物是指根据患者基因型、表型等个体差异量身定制的药物。
随着生物信息学和基因组学的发展,个性化药物研究备受关注。
针对个体基因变异的药物、精准调控疾病发生发展的药物等不断涌现,为医学治疗带来了新的希望。
五、未来发展趋势和挑战未来,生物制药研究将面临更多的机遇与挑战。
一方面,基因编辑、细胞治疗等新技术将继续推动生物制药领域的发展;生物制药的临床试验、监管、生产工艺等也需要不断优化和提升。
生物制药的成本、市场准入等问题也需要全球范围内的合作和协调。
未来,生物制药有望为人类带来更多的健康福祉。
结论生物制药研究已经取得了突飞猛进的发展,基因编辑技术、细胞治疗、抗体药物和个性化药物等领域的进展为医学治疗带来了新的希望。
制药工程的八大发展史简述
制药工程发展史的八个阶段制药工程,一个涉及药物制造、药物设计、药物研发以及临床试验等多个领域的工程学科,其发展历史可追溯到古代。
但是,真正意义上的现代制药工程发展历程可划分为八个具有标志性意义的阶段。
第一阶段,19世纪末期到20世纪初期,药品制备技术的科学化。
在这个时期,从植物提取的药物逐渐被合成药物所取代,如阿司匹林、氨基比林等。
同时,无菌操作技术和冷冻干燥技术的出现,使得药品的制备过程更加科学和可靠。
第二阶段,20世纪20年代到30年代,药品生产的工业化。
这个时期,随着化学工业和机械工业的发展,药品的大规模生产成为可能。
例如,盘尼西林的发明和生产,使得这种抗生素药物得以大量生产并在二战期间广泛使用。
第三阶段,20世纪40年代到50年代,制药行业的兴起。
这个时期,随着科技的进步和市场需求的变化,制药行业开始快速发展,出现了一批大型制药公司。
第四阶段,20世纪60年代到70年代,生物药物的崛起。
在这个时期,随着基因工程和细胞生物学的发展,生物药物开始崭露头角。
例如,干扰素的发现和生产,使得生物药物开始在市场上占据一定地位。
第五阶段,20世纪80年代到90年代,药物开发的创新化。
在这个时期,新药的研发从单纯的试错法向基于靶点的药物设计发展,大大提高了新药的研发效率。
第六阶段,21世纪初,药品监管的严格化。
在这个时期,各国政府开始加强对药品的监管,尤其是对药品安全性和有效性的严格审查。
第七阶段,21世纪初期到中期,制药技术的现代化。
在这个时期,随着计算机技术和生物技术的发展,出现了许多现代化的制药技术,如纳米药物、个性化药物等。
第八阶段,21世纪中后期,制药工程的综合化。
在这个时期,制药工程不再是一个孤立的学科,而是和其他许多学科,如生命科学、物理学、计算机科学等紧密结合在一起。
制药工程的研究者和实践者需要综合运用多个学科的知识,以应对日益复杂的制药工程问题。
总的来说,制药工程的发展历史是一个不断进步、不断演变的过程。
制药工程技术的现状及建议措施
制药工程技术的现状及建议措施一、现状分析1. 制药工程技术的重要性2. 当前制药工程技术的应用领域3. 制药工程技术的发展现状4. 制药工程技术面临的挑战二、建议措施1. 提高技术人员的专业素质- 建立完善的培训体系- 加强与高校、科研机构的合作- 提供良好的发展机会和福利待遇2. 推动技术创新与研发- 加大对创新项目的资金支持- 建立创新研发团队- 提供政策和法规的支持和保障3. 加强质量监管与安全管理- 建立完善的质量管理体系- 加强药品生产全过程的监管- 提高制药工程技术人员的安全意识- 减少对环境的污染- 提高资源利用效率- 推动可持续发展5. 提升制药工程技术的国际竞争力- 加强国际合作与交流- 提升技术标准与质量水平- 推广国际认可的制药工程技术标准三、建议措施分析1. 提高技术人员的专业素质在制药工程技术领域中,技术人员的专业素质直接影响到整体的技术水平和发展潜力。
为了提高技术人员的水平,需要建立完善的培训体系,提供系统的培训课程和实践机会。
同时,加强与高校、科研机构的合作,共同开展科技研究和技术创新,促进理论和实践的结合。
此外,为技术人员提供良好的发展机会和福利待遇,激励他们投身于制药工程技术的研究和实践。
2. 推动技术创新与研发技术创新和研发是推动制药工程技术发展的重要动力。
为了鼓励技术创新和研发,需要加大对创新项目的资金支持,为科研项目提供必要的资金投入。
同时,建立创新研发团队,组织技术专家和科研人员共同进行研发工作,实现协同创新。
此外,还需要提供相应的政策和法规支持,为技术创新和研发提供有力的保障。
3. 加强质量监管与安全管理质量和安全是制药工程技术发展的重要基础。
为了加强质量监管和安全管理,需要建立完善的质量管理体系,确保制药工程技术过程中的质量可控和可追溯。
同时,加强药品生产全过程的监管,从原材料采购到成品出厂的整个过程都要进行严格监控。
另外,还需要提高制药工程技术人员的安全意识,加强对安全生产的培训和管理,确保生产过程的安全和稳定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
制药工程进展浙江科技学院生物与化学工程学院杨乐 309044036近年来,国际上制药研究进展很快,其发展状况和趋势呈现两个显著的特点,一是生命科学前沿如基因组、蛋白质、生物芯片、转基因动物、生物信息学等等,与药物研究紧密结合,以发现和确证药物作用新靶点作为重要目标,取得了蓬勃的发展;二是一些新兴学科越来越多地渗入到新药的发现和前期研究中。
化学、物理学、理论和结构生物学、计算机和信息科学等学科与药物研究的交叉、渗透与结合日益加强,使得新药研究的进展和综合集成,将对创新药物的研究与开发产生长远的、决定性的影响。
1.世界新药研发趋势1.1 未来制药领域的重点药物世界卫生组织统计导致人类死亡的疾病排序为:心脏病、癌症、脑血管病、下呼吸道感染、结核病、慢性支气管阻塞、腹泻、痢疾、艾滋病和乙型肝炎。
从中可以看出,除了心脑血管病和癌症外,各种传染病仍然是人类的大敌。
所以,无论何时世界性的制药重点为:心脑血管用药(包括降压、强心和降脂药)、脑功能改善药(包括治疗痴呆和帕金森氏病药物)、抗癌及辅助用药、抗艾滋病药、肝炎和其它抗病毒药、抗风湿性关节炎药、免疫调节剂、抗抑郁抗精神分裂和抗焦虑药、抗血小板和升血小板药、抗前列腺肥大药物。
1.2 未来新药创新6大模式近年来,由于计算机技术、现代合成技术、生物技术的应用以及药物化学与分子生物学、遗传学、免疫学、酶学等学科的发展与相互渗透,为新药开发奠定了基础。
同时,随着社会的发展,人口结构的改变,生态环境的改变以及市场规律的作用,使得新产品生命周期日渐缩短,更新换代频率越来越快。
未来新药研究与创新将向6大模式方向转变:(1) 创制新颖的分子结构类型”NCE”一突破性新药研究开发;(2)创制”ME-TOO”新药一模仿性新药研制开发;(3)已知药物的进一步研究开发一延伸性新药研究开发;(4)应用现代化生物技术,开发新的生化药物;(5)现有药物的药剂学研究开发一发展新制剂产品;(6)应用现代新技术对老产品的生产工艺进行重大的技术革新和技术改造。
1.3 各公药公司更加重视新药知识产权的保护专利新药可以为企业带来很高的经济效益,如1995年雷尼替丁销售额为34亿美元;1996年奥美拉唑销售额达35.75亿美元,取代了雷尼替丁的龙头位置。
因此,为了垄断市场,收回投资,获取效益,各制药公司将会越来越重视新药知识产权的保护。
1997年在我国申请的3400种医药发明专利中,外国医药企事业申请数为1408件,占41.4%,而且在继续增加。
自1993年1月1日我国实施《药品行政保护条例》几年来,已有几十种外国药品的行政保护申请获得批准,在中国享有7.5年的制造或销售独占权,如吡格列酮、拓扑替康(topotecan)、塞来昔布(celecoxib)和重组干细胞因子等。
2.新药研发特点2.l药材作用新靶标的发现药物大多通过与人体内”靶标”分子的相互作用产生疗效。
药物作用新靶点的寻找,已成为当今创新药物研究激烈竞争的焦点。
新的药物作用靶点一旦被发现,往往成为一系列新药发现的突破口。
90年代以来,人类基因组计划(Human GenomeProject)进展迅速,基因测序的目标已提前实现。
在此基础上,结构和功能基因组学的研究正在紧张展开。
在总数估计为3万~4万种的人类基因中,可以发现有相当数量的基因与疾病的发生和防治相关。
这些疾病相关基因的发现及其结构、功能的研究,可能大大推动药物作用新靶标的发现。
我国科学家在这一领域中已取得可喜的成就。
对若干致病微生物如钩端螺旋体、痢疾杆菌等的基因组研究正在进行。
我国科学家还克隆了遗传病高频耳聋的致病基因,定位了若干单基因疾病的染色体位点。
在白血病和某些实体肿瘤相关基因的结构、功能研究方面,取得了一批具有国际影响的成果。
近年来,蛋白质组学(Proteomics)研究迅速兴起,成为继人类基因组计划之后又一个引人注目的新领域。
通过采用双向电泳和质谱技术,分离、分析和鉴定细胞内所含有的蛋白,对正常和非正常状态(如病理状态)下细胞的蛋白质谱进行对照比较和分析鉴定,就可以找出两者蛋白质谱的定性和定量差异,从而阐明疾病发生的机制,为发现新药提供新的靶点。
生物芯片(包括DNA芯片和蛋白质芯片等),是寻找药物作用新靶点的又一重要技术。
DNA 芯片,又称基因芯片或DNA阵列(DNA array),将大量特点序列的寡聚核苷酸(DNA探针)有序地固化在硅或玻璃等材料作的承载基片上,使其能与靶基因进行互补杂交形成DNA探针池。
利用DNA芯片可以快速高效地获取空前规模的生物信息,因而可用于发现疾病的相关基因,为寻找新的药物作用靶点作出贡献。
Science以大量的篇幅刊登了有关drug discovery的文章。
据其统计,目前治疗药物的作用靶点共483个。
随着人类基因组、蛋白质组和生物芯片等研究的进展,大量的疾病相关基因将被发现,人们预测到2010年药物作用的靶标分子可能急剧增加到5000种,创新药物研究将具有前所未有的广阔用武之地。
2.2新的筛选模童和缔造技术的研究在新药研究过程中,通过化合物活性筛选而获得具有生物活性的先导化合物,是创新药物研究的基础。
近20年来,许多药物作用的受体已被分离、纯化,一些基因的功能及相关调控物质被相继阐明,这就使得许多在生命活动中发挥重要作用的生物大分子可以直接成为大规模药物筛选的新模型,使得药物筛选模型从传统的整体动物、器官和组织水平发展到,细胞和分子水平。
现代生物技术提供的异体表达系统,使得人体的蛋白质可以以比较大的数量从大肠杆菌或昆虫细胞中获得,用于测试各种化合物的活性,从而使得快速、准确、微量的体外酶活性和受体检测方法得以建立。
随着分子水平的药物筛选模型的出现,筛选方法和技术都发生了根本性的变化。
出现了高通量筛选(Hidl—Through put semening)的新技术,综合应用自动控制的机器人,基于新的科学原理的检测手段和计算机信息系统等技术,以酶活性、受体结合及受体功能的变化作为检测指标,在极短的时间内即可完成庞大数量的化合物活性筛选,大大加速了新药的寻找和发现。
此外,利用”基因敲除”或转基因技术,可以建立基因缺失或基因转入的动物或细胞系,作为药物研究的病理模型,对药物的作用进行试验,也将对新药研究发生重大作用。
2.3 结构生物学、生物信息学为药物分子设计提供了重要条件结构生物学是从分子生物学和生物化学中分离出来的一门新兴学科,其主要方向是利用X衍射晶体学方法、多维核磁共振(mD—NMR)方法和电镜技术测定生物大分子的三维结构,为从原子和分子结构水平上研究生物大分子(蛋白质、核酸和多糖等)的结构与功能的关系、生物大分子一生物大分子和生物大分子一小分子间的相互作用奠定基础。
随着人类基因组和蛋白质组计划的兴起,将会有大量的新蛋白产生,目前的结构测定方法远不能满足这两个研究计划的需求。
正在发展的两项技术为高通量结构测定(high—throughput structural determination)和计算机分子模拟技术。
生物信息学(Bioinformatics)可定义为:一门包括生物信息的获取、处理、存储、传播、分析和解释等方面的学科,其目的是理解各种数据的生物学意义。
人类基因计划和蛋白质组计划的开展,为生物医药研究提供了丰富的生物学信息。
而从这些纷繁复杂的生物信息中寻找合适的药物作用靶标是生物信息学的重要目标之一。
生物信息学还可用于药物作用机制、药物代谢动力学以及药物毒性的研究。
结构生物学和生物信息学的发展为计算机辅助药物设计提供了重要的条件。
计算机辅助药物设计(Computer Aided Drug Design,CADD)是化学,生物学,数学、物理学以及计算机科学交叉的产物。
今天,应用各种理论计算方法和分子图形模拟技术(molecular vi—sualization),进行计算机辅助药物设计,已成为国际上十分活跃的科学研究领域。
计算机辅助药物设计方法包括3类:(1)基于配体的药物设计(1igand-baseddrugdesign),这类方法根据已知的配体结构设计新的配体,主要包括定量构效关系fQSAR)方法和药效团模型方法,前者又分为2D—QSAR和3D—QSAR方法。
(2)基于受体的药物设计(receptor based drug design),这类方法又称为基于结构的药物设计,主要根据受体的三维结构设计能与之匹配的配体,包括基团生长法(buiding)、模板连接法flinking)以及分子对接法(docking);(3)基于机制的药物设计(mechanism based drug design),这类方法在基于结构的药物设计基础之上,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。
随着新世纪生命科学、计算机科学的发展,这种考虑药物作用的不同机理和全部过程的药物设计方法,将会更加完善,在新药的发现中发挥更大的作用。
虚拟药物筛选(Drug Screening in Silico)是计算机辅助药物设计的另一种重要策略和方法。
虚拟药物筛选指利用各种计算方法对化合物数据库进行”筛选”,可以大大减少工作量与成本,加快新药发现的步伐。
当前,计算机技术的发展日新月异,已出现每秒运算lO万亿次以上的超级计算机。
这种迅猛发展的势头,必将引起计算化学、计算生物学和药物分子设计领域的革命性变化。
为此,要大力发展基于超级计算机、能适应复杂生物体系理论计算和药物设计要求的新方法和软件技术。
2.4产生大量新化合物的快速、高效新技术——组合化学和组合生物催化大约在80年代,科学家提出一种新的思路,即对含有数十万乃至数十亿个化合物的化学进行同步合成和筛选,这一方法称为组合化学(CombinatorialChemistry)。
短短l0年左右的时间,组合化学就已经显示了它的旺盛的活力,成为化学、药物和材料科学研究中的一个热点。
组合化学的研究领域包括:(1)组合化学库的合成;(2)高通量筛选;(3)化学库编码及解析。
目前组合化学发展的一种趋势是和合理药物设计结合起来,通过分子模拟和理论计算方法合理地设计化合物库,目的之一是增加库中化合物的多样性(diversity),提高库的质量;目前研究的热点,是根据受体生物大分子结合部位的三维结构设计”集中库”(focuslibrary),这将大大提高组合化学物库的质量和筛选效率。
组合生物催化(Combinatorial Biocatalyst)是药物研究领域中继组合化学之后的又一种新技术。
它是将生物催化和组合化学结合起来,即从某一先导化合物出发,用酶催化或微生物转化方法产生化合物库。
组合化学和组合生物催化新技术大大加快了产生新化合物的速度,经过良好设计的组合化学库还可大大提高化合物结构的多样性,从而大大提高了寻找新药的速度和效率。