蛋白質組學與新藥開發(fā)課件

1、蛋白質組與新藥開發(fā)第1頁，共28頁。一個新藥從開發(fā)到上市，歷經(jīng)十幾年的時間，研究開發(fā)經(jīng)費可達十幾億美元。可一旦上市，利潤卻相當可觀。新藥開發(fā)是周期長，高風險，高投入，高匯報的產(chǎn)業(yè)。當代創(chuàng)新藥物的研究十分激烈，焦點在于篩選新藥，問題的核心是低成本，高效率地篩選出新藥達到縮短新藥發(fā)現(xiàn)過程的目標。第2頁，共28頁。結 核 病第3頁，共28頁。第4頁，共28頁。結核病流行全球形勢嚴峻第5頁，共28頁。第6頁，共28頁。Nat Rev Microbiol, 2005,3:656第7頁，共28頁。第8頁，共28頁。GyraseATP synthaseR207910第9頁，共28頁。Nat Biotech,

2、2005,23(2):187第10頁，共28頁。核酸作為藥物作用的靶標存在的缺陷:由于核酸結構的同源性，作用于DNA的藥物大多選擇性差且毒性大，特別是形成共價結合的藥物都有嚴重的細胞毒性；大多數(shù)疾病都是表征在蛋白質水平上而不是在基因水平，細胞和組織中mRNA的豐度與蛋白質的豐度相關性不顯著；核酸藥物釋放到組織是一大難題；很多疾病是多基因共同作用的結果，很難找到關鍵基因作為作用的靶標。第11頁，共28頁。疾病的發(fā)生發(fā)展，藥物的作用大多是在蛋白質水平上進行的，因此蛋白質組學克服了蛋白質表達和基因之間的非線性關系。將蛋白質組應用于新藥研究，可以通過對疾病與正常細胞中的蛋白質組進行比較，發(fā)現(xiàn)可以成為藥

3、物篩選的作用靶標的與一些疾病相關的蛋白質。新藥與靶標的發(fā)現(xiàn)和藥物作用模式研究是藥物蛋白質組學的重要研究內(nèi)容。第12頁，共28頁。第13頁，共28頁。第14頁，共28頁。抗生素耐藥問題以及不斷出現(xiàn)新的微生物的感染性疾病，老的方法顯得束手無策。蛋白質組學技術可以讓人們清楚地了解細菌內(nèi)哪些蛋白質會在抗生素的作用下發(fā)生改變，以及發(fā)生何種改變。第15頁，共28頁。Science, 2005,307:214Nat Biotech, 2005,23(2):187發(fā)現(xiàn)新藥靶基因，克服菌株耐藥性，縮短結核病的療程美國強生藥物公司(Johnson&Johnson) 針對結核菌本身的ATP合成酶設計的一種藥物不僅能

4、夠在低劑量短時間內(nèi)殺滅對抗生素敏感/抗性的結核菌株, 而且能夠大大縮短結核病的療程。該酶基因與人沒有同源性且與其它細菌同源性也很有限，因此是一個安全的藥物。第16頁，共28頁。靶鑒定靶確認先導化合物的鑒定先導化合物的優(yōu)化毒理學動物模型臨床試驗新藥出世新藥開發(fā)流程圖第17頁，共28頁。蛋白質組學在確定藥物靶標中的作用比較蛋白組學：確定疾病期表達的特異性蛋白（生物標記物）。感染前后宿主和病理組織。MT:2D顯示96個差一點；56個結核桿菌特異蛋白；32個正作為新疫苗的作用靶點來研究。免疫組：蛋白質組的分枝；第18頁，共28頁。蛋白質組學用于先導化合物的發(fā)展提供高通量鑒定和優(yōu)化先導化合物。蛋白質和蛋

5、白質互作的鑒定可通過體內(nèi)生理反應，即活性干擾篩選先導化合物。功能性蛋白質芯片：鑒定可阻止蛋白質正常結合的分子；酵母雙雜交系統(tǒng)：體內(nèi)測定蛋白質相互作用的干擾。結構蛋白組學：計算機設計流感的Relenza;HIV感染的藥物；第19頁，共28頁。蛋白質組學與臨床研究進展提供有價值的數(shù)據(jù)：藥物和代謝副產(chǎn)物與非靶蛋白之間的出乎意外的相互作用，可以通過毒性生物標記進行檢測。研究因藥物反應而發(fā)生變化的蛋白質圖譜，提供藥物活性、代謝和藥物作用網(wǎng)絡相關的基礎。蛋白質芯片：5-氮雜胞苷對白血病治療前和后的細胞蛋白質組研究。表達蛋白質組；蛋白質相互作用圖譜：精確定位蛋白質相互作用的網(wǎng)絡中心和沉余的途徑。第20頁，共

6、28頁。 在藥物研究與開發(fā)中，疾病靶標有兩個含義：即靶基因和靶蛋白。 通常首先需要了解影響某一疾病的基因（整個代謝途徑上的基因），其中一個或一系列基因就稱為靶基因。 靶基因確定之后，就有可能針對與此疾病相關的某一個基因產(chǎn)物-蛋白質設計藥物。這種蛋白質就稱為靶蛋白。第21頁，共28頁。膜蛋白或跨膜蛋白；感染宿主后誘導上調表達的蛋白；分泌蛋白；在宿主體內(nèi)釋放并能與宿主蛋白相互作用的蛋白。用蛋白質組學鑒定可能的候選蛋白：第22頁，共28頁。進入宿主；在宿主內(nèi)獲得生長繁殖必須的營養(yǎng)；抵御宿主對其反應；攻擊宿主；侵染宿主并擴散。有機體的致病性依賴于其具備以下能力第23頁，共28頁。重要活性位點殘基；已知的配體和決定他們?nèi)绾闻c蛋白質相互作用的因素；結合在活性位點的金屬離子和水分子；蛋白質的柔性利用上述幾個信息，提高親和力，選擇性，降低代謝障礙?；诮Y構的藥物設計第24頁，共28頁。實例1：一個沒有任何配體的蛋白質結構（從頭配體設計）鑒定活性位點；活性位點的氨基酸選為蛋白質-配體作用合格的搭檔。軟件包（SPROUT,Leap-Frog,LUDI)；演化出配體。高通量對接：鑒定有希望的起始結構；分子改造。第25頁，共28頁。實例2：包含天然配體的蛋白質結構內(nèi)源性的激動劑來設計拮抗劑；了解催化機制，設計抑制劑。比如：蛋白酶，氨基基團改變?yōu)榛瘜W惰性基團（N-甲基氨基）第26頁，共28頁。實例3：