大三上學(xué)期期末各種生物制藥

1、蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物研究域的應(yīng)用與進展班級：生物技術(shù) 141 班 學(xué)號：1413150117：藥物研究是高風(fēng)險、高投入的產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，平均每個新藥從發(fā)現(xiàn)到上市需耗時 10 15 年，耗資約 8 億。而在上市的新藥中能獲得商業(yè)成功(年銷售額超過 5 億)的比例僅占 1/10。因此，藥物研究的重點和難點是如何加快藥物發(fā)現(xiàn)和藥物開發(fā)的速度。21 世紀(jì)隨著人類組框架圖的繪制完成，應(yīng)用各種生物技術(shù)也成為藥物研究領(lǐng)域的主流組學(xué)應(yīng)用其高通量的方法和工具，大大加速了藥物發(fā)現(xiàn)和藥物開發(fā)的進程。但是，僅僅通過組學(xué)的信息并不能闡明疾病的病理生理機制、藥物治療作用及其毒性作用的機理。由于健康和疾病狀態(tài)的生理機制都表現(xiàn)在蛋

2、白質(zhì)水平，而且藥物設(shè)計起始階段的藥物靶點也都是由蛋白質(zhì)，因此蛋白質(zhì)組學(xué)作為一種全新的技術(shù)，正日益廣泛地應(yīng)用于后時代藥物發(fā)現(xiàn)和藥物開發(fā)的研究中。在藥物研究過程中，理想的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)必須滿足以下全部或者部分條件:足夠靈敏的測定低豐度蛋白質(zhì)；能夠檢測活性和豐度；能夠檢測蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-分子的相互作用；操作簡便快速。傳統(tǒng)的凝膠雙向電泳分離技術(shù)有其局限性。首先，它不能有效分離膜蛋白質(zhì)，而膜蛋白質(zhì)代表了幾乎 50%重要的藥物靶點。其次，不能足夠靈敏地測定低豐度蛋白，而這些蛋白質(zhì)往往是生物調(diào)節(jié)的關(guān)鍵位點。據(jù)統(tǒng)計，細胞中 50%以上的蛋白質(zhì)都是低豐度蛋白質(zhì)。最近出現(xiàn)的一些新的研究技術(shù)，按照其提供信息

3、的不同主要分為兩類:經(jīng)典蛋白質(zhì)分析(提供蛋白質(zhì)組中蛋白質(zhì)成分和豐度的信息)和功能蛋白質(zhì)組分析(提供蛋白質(zhì)組中蛋白質(zhì)活性及其相互作用的信息)。經(jīng)典蛋白質(zhì)分析包括同位素親和標(biāo)記和蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)等。同位素親和標(biāo)記能夠得到不同細胞狀態(tài)下蛋白質(zhì)的表達差異，此方法具有高靈敏度和高通量的優(yōu)點。蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)根據(jù)蛋白質(zhì)電荷和疏水性的差異分離供試品，蛋白質(zhì)復(fù)合物經(jīng)變性和酶解后，直接加到強陽離子交換柱上，梯度洗脫進入反相液相色譜，再洗脫進入 MS/MS 系統(tǒng)進行肽段分析。這種方法優(yōu)點在于可以不經(jīng)過2-DGE 直接上樣，但不能測定蛋白質(zhì)的豐度。功能蛋白質(zhì)組分析在蛋白質(zhì)組規(guī)模研究中很昂貴，所以通常被一些大的生物技術(shù)公

4、司采用。目前大多數(shù)公司采用的是蛋白質(zhì)陣列與 MS 聯(lián)用技術(shù)，有兩種基本設(shè)計模式：第一種蛋白質(zhì)陣列，表面排列著非特異親和底物，去結(jié)合某個蛋白質(zhì)組，然后進行 MS 分析。第二種表面排列著特異性的抗體、蛋白質(zhì)、多肽、核苷酸或者其他小分子，可以選擇性結(jié)合蛋白質(zhì)，這樣 MS 鑒定就不再需要了。蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物研究中的應(yīng)用1、 疾病相關(guān)蛋白質(zhì)的確認(rèn)現(xiàn)代藥物研究大多數(shù)情況下都是以確認(rèn)疾病過程中一個新的候選靶點(幾乎都是蛋白質(zhì))作為開端的。到目前為止，通過分子生物學(xué)、細胞學(xué)、學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)了很多藥物靶點。這些方法的就在于 DNA 和 mRNA 的分析，第二步才把感的分離出來，表達為相應(yīng)編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物即藥物靶點

5、。蛋白質(zhì)組學(xué)方法直接關(guān)注上述第二步，通常比較細胞或組織在健康狀態(tài)和疾病狀態(tài)的一對蛋白質(zhì)組圖譜的差異，并用相關(guān)對蛋白質(zhì)圖譜進行快速的定性和定量分析。此外，蛋白質(zhì)組圖譜分析也能用于任何數(shù)量的蛋白質(zhì)供試品。例如一個健康狀態(tài)的蛋白質(zhì)供試品可以和幾個甚至上百個其它的疾病狀態(tài)的蛋白質(zhì)供試品同時進行比較分析，這樣就能獲得有力的統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)，某些情況下還能確定分析的生物供試品來源中的特異性亞群。在將來，蛋白質(zhì)組學(xué)的這一特點顯得尤為重要，它將協(xié)同藥物組學(xué)的方法對全體分類，進行有效的針對性治療?？傊还芄┰嚻返纳飦碓慈绾?，蛋白質(zhì)組圖譜分析提供的豐富的網(wǎng)狀信息能夠快速確認(rèn)疾病相關(guān)蛋白質(zhì)。目前，確認(rèn)特異相關(guān)蛋白質(zhì)是

6、一個研究熱點。因為很容易從同一個體內(nèi)得到正常和的組織。已有蛋白質(zhì)組學(xué)用于研究神經(jīng)母細胞瘤、癌、肺癌、結(jié)腸癌和癌。從細胞癌的尿液中發(fā)現(xiàn)了一種生物標(biāo)志物 psoriasin，它在正常泌尿系統(tǒng)的細胞不存在，但現(xiàn)在已能通過免疫組織化學(xué)分析方法在癌細胞中檢測到。也有蛋白質(zhì)組學(xué)用于心管治療領(lǐng)域以確認(rèn)疾病相關(guān)蛋白質(zhì)。2、 藥物靶點的驗證藥物作用靶點是指具有重要的生理或病理功能，能夠與藥物分子相結(jié)合并產(chǎn)生藥理作用的生物大分子及其特有的結(jié)構(gòu)位點。它包括酶，受體，離子通道，核酸等生物大分子。藥物靶點的篩選與藥物靶點的確認(rèn)為揭示藥物的作用機理提供了重要信息，并且對新藥的開發(fā)研究具有重要的意義。運用蛋白質(zhì)組學(xué)識別藥物

7、的作用靶點，主要是采用蛋白質(zhì)組的比較，即健康的組織，細胞，體液與病變的組織，細胞，體液之間的比較。通過蛋白質(zhì)表達譜的差異和表達量的變化，將健康和疾病的細胞或組織的蛋白質(zhì)圖譜進行比較，找出有差異的蛋白質(zhì)。將正常組織，細胞和疾病組織細胞中的蛋白質(zhì)組進行分析來鑒定疾病發(fā)展過程中靶點的變化。藥物研究的目的在于尋找新的藥物靶點，并且對新發(fā)現(xiàn)的靶點進行驗證，確定它們在疾病發(fā)展中起到作用。隨著蛋白質(zhì)篩選技術(shù)的發(fā)展，大大促進了靶的發(fā)現(xiàn)，但在藥靶的驗證階段卻耗時費力。如果能用分子或細胞技術(shù)，使某個靶點失活，能逆轉(zhuǎn)疾病的表現(xiàn)。便可推論這類抑制劑對該靶點有類似的作用。靶點蛋白質(zhì)在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的地位常常通過蛋白質(zhì)組學(xué)來

8、評價可以通過它得知靶點蛋白質(zhì)如何干擾信號途徑的信息。并為新藥物的設(shè)計提供依據(jù)。3、 藥物作用機理的研究應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對正?；蚣膊顟B(tài)的蛋白質(zhì)組和藥物治療狀態(tài)下的蛋白質(zhì)組進行圖譜比較分析，鑒定其中發(fā)生相應(yīng)變化的蛋白質(zhì)，可以揭示藥物的作用機理。就目前而言，很多藥物的作用機制都還不甚清楚，運用蛋白質(zhì)組學(xué)的技術(shù)，分析一些活性化合物處理過的細胞，組織，或體液中所表達的蛋白質(zhì)組，然后再構(gòu)建差異蛋白表達的圖譜，分析圖譜檢測藥物表達前后蛋白質(zhì)的改變情況，便可清楚闡明藥物作用機制。例如通過實驗分析抑制素類降膽固醇化合物對小鼠肝臟蛋白質(zhì)組的影響，分析藥物質(zhì)量前后表達的蛋白質(zhì)從中鑒定出酶，從而闡明這類藥物降膽

9、固醇作用機制。4、 藥物毒理學(xué)的研究一個化合物是否能作為藥物應(yīng)用于臨床治療，需要分析其藥效學(xué)、藥動學(xué)和毒理學(xué)。目前藥效學(xué)和藥動學(xué)的參數(shù)已經(jīng)有各種成方法進行快速準(zhǔn)確的描述。但是毒理學(xué)的研究卻比較費時費力。由于肝臟和腎臟是體內(nèi)大多數(shù)藥物代謝和消除的主要部位，所以通常研究藥物治療狀態(tài)下鼠肝臟或腎臟蛋白質(zhì)組的變化，建立一個相應(yīng)于特異性藥物的組織蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫。通過該數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用比較蛋白質(zhì)組分析可以推斷某個新化合物的毒性反應(yīng)。如果再結(jié)合 RNA 轉(zhuǎn)錄的數(shù)據(jù)，就形成一個有效的毒理組學(xué)工具，這對藥物設(shè)計和先導(dǎo)化合物的優(yōu)化都是至關(guān)重要的。最后，隨著后時代的到來，蛋白質(zhì)組學(xué)得到了空前的發(fā)展，它的技術(shù)方法得到了很大的突破，并且不斷的與其他學(xué)科，如組合化學(xué)，組學(xué)，生物信息學(xué)，藥理學(xué)相整合，其中藥物蛋白質(zhì)組學(xué)的研究和策略正在滲透