基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)課件

1、第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)2022/7/31第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)主要內(nèi)容2第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)第一節(jié) 概 述3第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 1.1 靶點(diǎn)內(nèi)涵 1.2 靶點(diǎn)在藥物研究中的意義1.3 靶點(diǎn)的研究現(xiàn)狀4第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)靶點(diǎn)（target）：具有重要的生理或病理功能，能夠與藥物相結(jié)合并產(chǎn)生藥理作用的生物大分子及其特定的結(jié)合位點(diǎn)。 這些生物大分子主要是蛋白質(zhì)，也有一些核酸或其他物質(zhì)。 類型: 基因位點(diǎn)、受體、酶、離子通道、核酸等生物大分子1.1 靶點(diǎn)內(nèi)涵5第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)靶點(diǎn)特征:1. 生物大分子;2. 有結(jié)合位點(diǎn); 3. 這個(gè)生物大分子和其他物質(zhì)結(jié)合后發(fā)生結(jié)構(gòu)

2、變化, 而且這個(gè)變化通常是可逆的;4. 這個(gè)生物大分子通過(guò)結(jié)構(gòu)變化可以發(fā)揮生理和病理的調(diào)節(jié)作用;5. 這個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的生理效應(yīng)在機(jī)體復(fù)雜調(diào)控體系中占有主導(dǎo)作用。藥物靶點(diǎn) 與藥物作用對(duì)疾病治療有效，毒副反應(yīng)小。6第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)1.2 靶點(diǎn)在藥物研究中的意義1. 是藥物發(fā)現(xiàn)途徑中關(guān)鍵的第一步；2. 新穎的靶點(diǎn)意味著新的作用環(huán)節(jié)和機(jī)制，這樣的新藥有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力；3. 新的靶點(diǎn)也很容易成為競(jìng)相開(kāi)發(fā)的眾矢之的。7第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)1.3 靶點(diǎn)的研究現(xiàn)狀治療藥物的靶點(diǎn)約500個(gè)45%28%11%5%2%2%7%8第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)靶點(diǎn)研究技術(shù)生物信息學(xué) (Bioinformatic

3、s) ：利用信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科對(duì)生物信息進(jìn)行采集、處理、存儲(chǔ)、分析和解釋，闡述生物大分子的存在和價(jià)值?；瘜W(xué)信息學(xué)(Chemoinformatics) ：從各種信息源中提取化學(xué)信息數(shù)據(jù)，形成規(guī)則和原理，加速先導(dǎo)物的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化?；瘜W(xué)基因組學(xué)（chemical genomics ）： 用小分子化合物與未知生物功能的蛋白質(zhì)相互作用，以確定細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的功能。 功能基因組學(xué)（Functional Genomics ）：又稱后基因組學(xué)（Postgenomics），在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，這是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉(zhuǎn)入對(duì)基因組動(dòng)態(tài)的生物學(xué)功能學(xué)研究。9第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)

4、計(jì)第二節(jié) 藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)和確證第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)11第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)2.1 藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)途徑：a 分子途徑： 臨床樣本、細(xì)胞模型b 系統(tǒng)途徑： 臨床患者、動(dòng)物模型 系統(tǒng)途徑距離疾病更為接近，情況更為復(fù)雜。12第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)例1 ：LDL受體的發(fā)現(xiàn)LDL受體：是幾乎所有有核細(xì)胞表面的一種受體蛋白，可以與低密度脂蛋白(LDL)膽固醇結(jié)合，介導(dǎo)LDL被細(xì)胞內(nèi)吞，循環(huán)中70%的LDL在肝臟被攝取并代謝掉。13第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)降脂藥物：考來(lái)烯胺、考來(lái)替泊 作用機(jī)制：增加肝臟LDL受體合成；阻止膽固醇或膽固醇從腸道吸收，促進(jìn)膽酸或膽固醇從糞便中排出；促進(jìn)膽固醇降解。1

5、4第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)一直困擾免疫學(xué)家的問(wèn)題是，機(jī)體的免疫系統(tǒng)是通過(guò)何種方式識(shí)別病原微生物，繼而產(chǎn)生免疫應(yīng)答的？這種免疫識(shí)別的機(jī)制是什么？例2：Toll樣受體（Toll-like receptors, TLR）15第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)TLR的發(fā)現(xiàn)16第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)2.2 藥物靶點(diǎn)的識(shí)別和確證靶點(diǎn)識(shí)別：是靶點(diǎn)評(píng)價(jià)的第一階段，在此過(guò)程中發(fā)現(xiàn)那些可能與疾病相關(guān)的分子。正向識(shí)別過(guò)程（從表型到基因）：疾病識(shí)別哪些靶點(diǎn)與其相關(guān)。逆向識(shí)別過(guò)程（從基因到表型）：改變某一靶點(diǎn)表達(dá)觀測(cè)疾病相關(guān)現(xiàn)象變化。17第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)18第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)19第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì) 靶點(diǎn)確證

6、包括：(1) 在疾病相關(guān)的細(xì)胞和組織中測(cè)定該靶點(diǎn)的表達(dá)情況;(2) 調(diào)節(jié)靶點(diǎn)表達(dá)水平, 觀察有無(wú)相應(yīng)的表型變化;(3) 在動(dòng)物模型上測(cè)定靶點(diǎn)與表型的關(guān)系。靶點(diǎn)確證技術(shù)(1) 微擾RNA(siRNA)和反義技術(shù)直接對(duì)mRNA進(jìn)行調(diào)控；(2) 利用肽核酸、鎖核酸、鋅指、核酶在轉(zhuǎn)錄水平上對(duì)mRNA進(jìn)行調(diào)控。20第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)靶點(diǎn)優(yōu)化 多個(gè)靶點(diǎn)都對(duì)某一疾病表型起決定作用，優(yōu)選出最佳靶點(diǎn)21第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)2.3 藥物靶點(diǎn)研究的主要技術(shù)平臺(tái)1. 生物信息學(xué)2. 基因芯片3. 人類遺傳學(xué)基因識(shí)別方法4. 生化途徑的研究5. 基因敲除6. 反義技術(shù)22第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)2. 基因芯片

7、 在一塊基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探針。當(dāng)溶液中帶有熒光標(biāo)記的核酸序列，與基因芯片上對(duì)應(yīng)位置的核酸探針產(chǎn)生互補(bǔ)匹配時(shí)，通過(guò)確定熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的探針位置，獲得一組序列完全互補(bǔ)的探針序列。23第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)3. 人類遺傳學(xué)基因識(shí)別方法定位克隆從一種致病基因的染色體定位出發(fā)逐步縮小范圍，最后克隆該基因。系統(tǒng)的定位克隆工作 遺傳學(xué)分析(確定致病基因染色體定位)交換分析、連鎖不平衡分析 分子生物學(xué)分析染色體異常(缺失、易位等)分析、基因文庫(kù)的篩選與基因克隆第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)4. 生化通路途徑的研究5. 基因敲除 確定基因和表型之間的關(guān)系 把編碼目標(biāo)蛋白的基因敲除，產(chǎn)生不在表達(dá)該基因

8、的動(dòng)物，研究該目標(biāo)蛋白的功能。 切除部分 - 觀察整體- 推測(cè)功能25第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)6. 反義技術(shù)：根據(jù)核酸雜交原理，針對(duì)待研究靶點(diǎn)的核苷酸序列，設(shè)計(jì)合成與之互補(bǔ)的DNA寡核苷酸系列。 反義寡聚核苷酸（由7到30個(gè)核苷酸組成）與mRNA特異性結(jié)合，阻斷翻譯過(guò)程第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)第三節(jié)基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)方法第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)主要內(nèi)容3.1 基因性靶點(diǎn)及藥物設(shè)計(jì)方法3.2 機(jī)制性靶點(diǎn)及藥物設(shè)計(jì)方法28第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)靶點(diǎn)分類：基因性靶點(diǎn): 與疾病特異性相關(guān)的基因或基因產(chǎn)物。 1. 這些基因或基因產(chǎn)物帶有變異 2. 能引起更高的疾病風(fēng)險(xiǎn)機(jī)制性靶點(diǎn): 通過(guò)生物學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，

9、影響某一個(gè)分子機(jī)制就足以獲得顯著的治療效果。29第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)一、基因性靶點(diǎn)藥物優(yōu)點(diǎn)：1.選擇性強(qiáng)：藥物能選擇性的調(diào)節(jié)疾病相關(guān)基因或基因產(chǎn)物。2.副作用少：對(duì)機(jī)體中其他的基因或分子機(jī)制沒(méi)有影響。局限：1. 患者數(shù)量少：基因變異引起的疾病通常具有種族性和家族性。2.通常疾病都是由多種因素引起的，每個(gè)致病基因的作用很小。 30第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)針對(duì)基因性靶點(diǎn)進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)的主要流程：確定基因的有效性 基因的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物高通量篩選證實(shí)原理先導(dǎo)物優(yōu)化1. 人類基因組計(jì)劃2.后基因組時(shí)代 得到小分子化合物 確證機(jī)制試驗(yàn)在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行。 31第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)二、機(jī)制性靶點(diǎn)及藥

10、物設(shè)計(jì)方法優(yōu)勢(shì)： 1. 可應(yīng)用于多基因引起的疾病。 2. 可應(yīng)用于非基因突變引起疾病。32第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)針對(duì)機(jī)制性靶點(diǎn)進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)的主要流程：確定靶點(diǎn)的有效性 靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)靶點(diǎn)的確證高通量篩選證實(shí)原理先導(dǎo)物優(yōu)化疾病狀態(tài)下發(fā)生改變的受體、酶、基因等靶點(diǎn)。 得到小分子化合物 確證機(jī)制試驗(yàn)在與疾病相關(guān)的動(dòng)物模型體內(nèi)進(jìn)行。 33第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)步驟：小 結(jié)34第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)第四節(jié) 實(shí) 例第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)主要內(nèi)容4.1 瘦素的研究4.2 抗消化性潰瘍藥物的研究4.3 治療早老性癡呆藥物的研究36第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì) 瘦素是由肥胖基因編碼的蛋白質(zhì)激素,主要由脂肪組織合

11、成,通過(guò)受體介導(dǎo),作用于靶組織,抑制食欲并參與調(diào)節(jié)能量代謝、神經(jīng)內(nèi)分泌和免疫反應(yīng)等。 肥胖、糖尿病等疾病的發(fā)生與瘦素及其受體功能異常有密切關(guān)系。4.1 基因性靶點(diǎn)及藥物設(shè)計(jì)實(shí)例：瘦素的研究37第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)1. 發(fā)現(xiàn)編碼瘦素的基因1950年，Ingalls等發(fā)現(xiàn)一株近親繁殖的小鼠食欲亢進(jìn)，過(guò)度肥胖，其體重可以達(dá)到正常小鼠的3 倍，并且患有糖尿病。進(jìn)一步的研究證明， 這種小鼠的肥胖是由于一個(gè)基因發(fā)生了隱性突變引起的，遂將此基因命名為肥胖基因（Obese Gene，Ob Gene）。ob基因編碼瘦素（Leptin，LP），是一種在脂肪組織合成分泌的蛋白類激素，主要功能是調(diào)控進(jìn)食、能量及體

12、重。瘦素和其他激素一樣，需要與特異的受體結(jié)合才能發(fā)揮其生物學(xué)作用。38第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)2. ob基因缺陷動(dòng)物模型確證靶點(diǎn)：67g不注射瘦素注射瘦素大小相同，ob基因缺陷缺乏Leptin引起肥胖35g39第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)瘦素的作用 通過(guò)與神經(jīng)系統(tǒng)的瘦素受體（OB-R）結(jié)合發(fā)揮作用。 LP能夠增加有機(jī)體的能量消耗。 LP直接作用于脂肪組織消耗體脂。40第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)藥物設(shè)計(jì)1. 瘦素類似物：短肽類物質(zhì) 僅對(duì)瘦素基因突變的患者有效。 家族性相關(guān)基因缺陷肥胖2. 瘦素增敏劑蛋白酪氨酸磷酸酶41第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)基于癥狀的途徑新藥設(shè)計(jì)實(shí)例：4.2 機(jī)制性靶點(diǎn)及藥物設(shè)計(jì)實(shí)例

13、： 抗消化性潰瘍藥物的研究42第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)43第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì) 胃酸的分泌機(jī)制44第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)針對(duì)胃酸機(jī)制進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)的代表藥物：45第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)46第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)早老性癡呆癥，又稱阿爾茨海默病（Alzheimers Disease）。是一種以進(jìn)行性認(rèn)知和記憶功能損傷為特征的神經(jīng)退行性疾病。 據(jù)中國(guó)阿爾茨海默病協(xié)會(huì)2011年的公布調(diào)查結(jié)果顯示，全球有約3650萬(wàn)人患有癡呆癥，每7秒就有一個(gè)人患上此病，平均生存期只有5.9年，是威脅老人健康的“四大殺手”之一。4.3 機(jī)制性靶點(diǎn)及藥物設(shè)計(jì)實(shí)例： 治療早老性癡呆藥物的研究47第二章基于靶點(diǎn)的藥物

14、設(shè)計(jì)關(guān)于AD的假說(shuō)神經(jīng)退行性疾病淀粉樣蛋白假說(shuō)自由基損傷假說(shuō)鈣離子通道受損假說(shuō)炎癥反應(yīng)假說(shuō)膽堿能損害假說(shuō)第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)基于膽堿能假說(shuō)的藥物設(shè)計(jì)膽堿能假說(shuō)的提出：乙酰膽堿傳遞的信號(hào)與認(rèn)知、學(xué)習(xí)、記憶有關(guān)。乙酰膽堿不足，導(dǎo)致患者記憶減退，行為、個(gè)性發(fā)生異常。90% AD患者腦內(nèi)缺乏乙酰膽堿。49第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)合成地點(diǎn): 軀體神經(jīng)、交感神經(jīng)節(jié)前神經(jīng)元和全部副交感神經(jīng)的化學(xué)遞質(zhì)均為乙酰膽堿(Acetylcholine，ACh)。乙酰膽堿在突觸前神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)生物合成。 神經(jīng)沖動(dòng)使乙酰膽堿釋放并作用于突觸后膜上的乙酰膽堿受體，產(chǎn)生效應(yīng)。之后，乙酰膽堿分子被乙酰膽堿酯酶催化水解為膽堿和乙酸而失活,見(jiàn)圖. A: 過(guò)渡態(tài) B:乙?；?0第二章基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)1. 膽堿酯酶抑制劑：這類藥物是治療AD的主要藥物。 第一代是他克林，上市較早，有一定效果，但肝毒性較大，已停