蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研中的應(yīng)用課件

1、蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用1 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中 的應(yīng)用的應(yīng)用 2009207100 呂曉敏 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用2 蛋白組學(xué)介紹蛋白組學(xué)介紹 o20世紀(jì)末，基因組學(xué)和質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展將我 們帶入一個(gè)新的領(lǐng)域蛋白質(zhì)組學(xué)。由于 人體健康和疾病狀態(tài)的生理機(jī)制都表現(xiàn)在蛋 白質(zhì)水平，而藥物設(shè)計(jì)起始階段的藥物靶點(diǎn) 也是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，因此蛋白質(zhì)組學(xué)作為一 種全新的技術(shù)平臺(tái)，正日益廣泛地應(yīng)用于后 基因時(shí)代藥物發(fā)現(xiàn)和藥物開發(fā)的研究中。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用3 概括概括 o靶標(biāo)識(shí)別靶標(biāo)識(shí)別 o靶標(biāo)確認(rèn)靶標(biāo)確認(rèn) o藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物的優(yōu)化藥物設(shè)計(jì)和先

2、導(dǎo)化合物的優(yōu)化 o臨床試驗(yàn)臨床試驗(yàn) 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用4 靶標(biāo)識(shí)別靶標(biāo)識(shí)別 o高通量蛋白質(zhì)組學(xué)由于能在藥物治療前后或 疾病與正常組織比較的模式系統(tǒng)中識(shí)別數(shù)百 到數(shù)千潛在的蛋白質(zhì)表達(dá)差異，已經(jīng)成為后 基因組時(shí)代發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)藥物靶標(biāo)的重要手段。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用5 靶標(biāo)識(shí)別靶標(biāo)識(shí)別 1.生物標(biāo)記的鑒定 o疾病的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過程，包括許多蛋白 質(zhì)在表達(dá)水平或表達(dá)類型上的改變，這些發(fā)生改變 的蛋白質(zhì)通?？梢栽诮M織或體液中被檢測(cè)到，因此 可以作為疾病治療的標(biāo)記。這類標(biāo)記物的發(fā)展在藥 物研發(fā)中的作用也是顯而易見的，可以在藥物先導(dǎo) 物優(yōu)化時(shí)作為各類藥物候選物的藥效指標(biāo)，也

3、可用 于臨床前合適動(dòng)物模型選擇以及臨床研究中合適病 人的選擇。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用6 靶標(biāo)識(shí)別靶標(biāo)識(shí)別 oPfizer公司與McGill大學(xué)合作，比較了骨關(guān)節(jié)炎 （OA）患者的14種不同血清與尿液蛋白，研究如 何對(duì)OA患者進(jìn)行分組以及尋找高度特異性的生物 標(biāo)記。 o根據(jù)對(duì)疾病末期各個(gè)階段生物標(biāo)記的基本組分分析， 研究者將OA生物標(biāo)記分為幾大類，分別為炎癥標(biāo) 記、骨標(biāo)記以及軟骨合成與分解代謝標(biāo)記。三類生 物標(biāo)記的一組數(shù)據(jù)可以很好的區(qū)分不同的OA患者。 因此，在這個(gè)例子中，直接用于指示疾病過程（骨 骼新陳代謝）的生物標(biāo)記，通過體液測(cè)量可以用于 藥物候選物開發(fā)的整個(gè)過程。 蛋白質(zhì)組學(xué)技

4、術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用7 靶標(biāo)識(shí)別靶標(biāo)識(shí)別 2. 蛋白質(zhì)修飾的識(shí)別 o除了識(shí)別與疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)的蛋白，探索 蛋白質(zhì)的修飾對(duì)闡述與疾病相關(guān)的分子路徑 的變化也同樣具有重要意義。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用8 靶標(biāo)識(shí)別靶標(biāo)識(shí)別 o糖基化作用是一種疾病狀態(tài)下蛋白質(zhì)發(fā)生的 修飾行為，事實(shí)上目前很多已被用作生物標(biāo) 記的疾病通路蛋白為糖蛋白。 o牛津大學(xué)的報(bào)道了檢測(cè)糖蛋白的一種有效方 法。Peracaula等從胰腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)隱藏 著的Rnase 1與正常胰臟細(xì)胞的Rnase 1相 比有明顯不同的糖基化作用。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用9 靶標(biāo)識(shí)別靶標(biāo)識(shí)別 3. 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的研究

5、o許多人類疾病如癌癥、自身免疫疾病，病毒 感染等都與蛋白相互作用的衰竭或紊亂有關(guān)。 因而完全闡明人類疾病蛋白與其它已知或未 知蛋白的相互作用，分析蛋白質(zhì)藥物與特異 性受體的結(jié)合特性，將全面揭示治療干預(yù)的 靶點(diǎn)，尋找與潛在的疾病靶點(diǎn)結(jié)合的可能的 藥物蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用10 靶標(biāo)確認(rèn)靶標(biāo)確認(rèn) o潛在的蛋白質(zhì)靶標(biāo)主要存在于疾病相關(guān)的細(xì) 胞或人體組織中，藥物開發(fā)下一階段的工作 主要通過調(diào)整蛋白質(zhì)活性觀察模式系統(tǒng)中疾 病表型的變化來確認(rèn)靶標(biāo)。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用11 靶標(biāo)確認(rèn)靶標(biāo)確認(rèn) o目前有一種基因敲入大鼠模型，稱為模擬敏 感性激酶等位基因（ASKA）大鼠。在該模

6、 型中表達(dá)的天然蛋白激酶為一種變異體，可 以被ATP模擬P-抑制子抑制。這個(gè)模型的優(yōu) 點(diǎn)是大鼠可以正常發(fā)育，酶在其生命期限后 期的某一特定時(shí)間里敲除，而抑制作用對(duì)大 鼠健康以及老化的影響可以得到評(píng)估。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用12 靶標(biāo)確認(rèn)靶標(biāo)確認(rèn) o蛋白質(zhì)與抗體微陣列也被用于篩選蛋白質(zhì)相 互作用與功能。 o蛋白質(zhì)芯片或微陣列是研究受體-配基相互 作用、酶活性以及抗體-抗原相互作用的理 想工具，具有快速、高通量的特點(diǎn)。微陣列 格式可以用于整個(gè)蛋白質(zhì)組（包括已知和未 知蛋白）相互作用的篩選。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用13 藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化 o確認(rèn)蛋

7、白質(zhì)靶標(biāo)之后，結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù) 可用于藥物設(shè)計(jì)與先導(dǎo)化合物優(yōu)化。 o一旦獲得某一特定的蛋白質(zhì)靶標(biāo)，通常就可 以開展蛋白質(zhì)結(jié)晶的表達(dá)和純化。在獲得結(jié) 晶之后，利用X-射線衍射和多波長(zhǎng)不規(guī)則衍 射（MAD）等技術(shù)可獲得純化的蛋白質(zhì)晶 體結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用14 藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化 o蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)信息有助于找到合適的藥物 候選物，這樣的虛擬篩選還可用于篩選基于 結(jié)構(gòu)的活性關(guān)系因子用于先導(dǎo)化合物優(yōu)化。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用15 藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化 o結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組篩選已經(jīng)成功的用于研發(fā)HIV 蛋白酶抑制劑、流

8、感病毒神經(jīng)酰胺酶抑制劑 以及抗微生物劑等，另外也可用于新的廣譜 抗生素的開發(fā)。 o即使無法獲得蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的信息，也可 用計(jì)算機(jī)軟件根據(jù)一級(jí)結(jié)構(gòu)或功能的同源性 生成靶標(biāo)蛋白的模擬結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用16 藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化藥物設(shè)計(jì)和先導(dǎo)化合物優(yōu)化 o基礎(chǔ)活性探針（ABPs）也可用于檢測(cè)潛在 藥物化合物與特異蛋白質(zhì)的交互作用。 o這些化學(xué)活性探針是基于蛋白質(zhì)特異性的活 性組分衡量蛋白質(zhì)活性，因此可以用于潛在 藥物因子的抑制研究。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用17 臨床試驗(yàn)臨床試驗(yàn) o一旦化合物處于臨床前開發(fā)狀態(tài)，先導(dǎo)化合 物優(yōu)化以及化合物活化需依靠檢測(cè)手段的發(fā) 展

9、去評(píng)估先導(dǎo)因子的毒性和有效性。 o很多制藥公司開始利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)來完 成這一部分的工作。例如在尋找毒性生物標(biāo) 記時(shí)，研究者不僅希望找到正處于開發(fā)中化 合物特異性的毒性生物標(biāo)記，而且也希望獲 得通用組織毒性生物標(biāo)記以用于未來研究中 的化合物評(píng)估。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用18 臨床試驗(yàn)臨床試驗(yàn) oGlaxoSmithKline的研究者利用傳統(tǒng)的2- DE蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)鑒定慶大霉素誘導(dǎo)的中 毒性腎損害中發(fā)生改變的蛋白質(zhì)。 o這類蛋白質(zhì)的鑒定與了解毒理機(jī)制是一致的。 研究者指出這些生物標(biāo)記對(duì)于開發(fā)篩選潛在 中毒性腎損害的抗生素也有一定作用。 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用19 總結(jié)總結(jié) o蛋白質(zhì)組學(xué)已經(jīng)作為一種獨(dú)立的技術(shù)被廣泛應(yīng)用于 新藥研發(fā)中，它是建立在基因組技術(shù)和蛋白質(zhì)分析、 分離技術(shù)上的巨大進(jìn)步。 o但是，也應(yīng)該看到蛋白質(zhì)組學(xué)畢竟還處在發(fā)展階段， 蛋白質(zhì)組在提高通量化、低豐度蛋白質(zhì)