高通量藥物篩選研究進展ppt參考課件

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,Prof.Du Guanhua,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,高通量藥物篩選研究進展,Advance in high throughput screening,1,高通量篩選研究進展,高通量藥物篩選,高通量藥物篩選現(xiàn)狀,高通量藥物篩選存在的問題,新技術(shù)新方法,藥物靶點研究,從基因到藥物,展望,2,Prof.Du Guanhua,藥物研究的基本過程,藥 物 發(fā) 現(xiàn),起始階段，尋找探索,臨床前研究,制劑、藥效、毒理,程序化研究,臨 床 研 究,臨床資料,臨 床 應(yīng) 用,應(yīng)用資料積累,3,Prof.Du Guanhua,高通量篩選與藥物發(fā)現(xiàn)

2、,藥物發(fā)現(xiàn)是藥物研究的起始,藥物篩選是,實現(xiàn)藥物發(fā)現(xiàn)的重要手段,高通量藥物篩選是,藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段,符合藥物發(fā)現(xiàn)的規(guī)律,是藥物發(fā)現(xiàn)重要途徑,4,Prof.Du Guanhua,新藥的類型和發(fā)現(xiàn)的特點,類型,創(chuàng)新特點,發(fā)現(xiàn)途徑,創(chuàng)新產(chǎn)品,新型制劑,劑型研究,復(fù)方配伍,理論研究,新適應(yīng)癥,藥物篩選,部分,創(chuàng)新藥物,優(yōu)化結(jié)構(gòu)提高療效,定向篩選,機理相同結(jié)構(gòu)不同,定向研究,同樣機制用途不同,藥物篩選,創(chuàng)新藥物,新靶點，新化合物,新靶點，已知化合物,隨機篩選,已知靶點，新化合物,5,Prof.Du Guanhua,藥物發(fā)現(xiàn)的基本規(guī)律,方式,途徑,舉例,偶然發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)、生活,奎寧、強心甙、,醫(yī)療實踐,丙

3、戊酸鈉、醋氨酚、,研究過程,青霉素、,主動尋找,（藥物篩選）,理論指導(dǎo),扎那米韋、中藥,定向研究,半合成抗生素,藥物篩選,全新藥物,6,Prof.Du Guanhua,藥物發(fā)現(xiàn)的基本特點,方式,特點,優(yōu)缺點,偶然發(fā)現(xiàn),有效,不可控過程,直接,無規(guī)律可循,機遇,偶然事件,主動尋找,（藥物篩選）,發(fā)揮人類優(yōu)勢,隨機事件，規(guī)模效應(yīng),借助有利條件,過程可控、條件可控,選擇特定目標(biāo),績效,/,工作 比低,7,Prof.Du Guanhua,藥物發(fā)現(xiàn)的技術(shù)概覽,生產(chǎn)生活,醫(yī)療實踐,定向篩選,計算機輔助篩選,高通量篩選,超高通量篩選,藥物設(shè)計,藥物發(fā)現(xiàn),樣品制備,組合化學(xué),天然產(chǎn)物,藥理研究,生物技術(shù),生物

4、信息,8,Prof.Du Guanhua,藥物篩選的基本概念,藥物篩選,采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑢赡茏鳛樗幬锸褂玫?物質(zhì)（樣品）進行生物活性、藥理作用及,藥用價值的評價過程。,作用評價,篩選方法,（模型）,藥用樣品,發(fā)現(xiàn)藥物,9,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選,高通量藥物篩選就是應(yīng)用分子細胞水平的藥物活性評價方法（模型），通過自動化手段，對大量樣品進行生物活性或藥理作用的檢測，發(fā)現(xiàn)新藥的過程。高通量藥物篩選的規(guī)模至少為每日篩選數(shù)千個樣品。,10,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選的理論基礎(chǔ),傳統(tǒng)藥理學(xué)研究,反向藥理學(xué)研究,動物模型,藥物作用分子靶點,藥效學(xué)篩選,活性化合物

5、,活性化合物,作用機理研究,分子細胞水平研究,藥效學(xué)研究,作用機理研究,疾病相關(guān)動物模型研究,藥 物 開 發(fā) 研 究,11,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選基本條件,模型,篩選方法,(,藥物篩選模型,),基本要求,:,微量化；高靈敏度；高特異性；操作簡便，能反應(yīng)藥物作用,基本類型：,分子水平篩選模型：靶點明確，藥物作用機理明確，特異性檢測,細胞水平篩選模型：機理明確，檢測指標(biāo)特異性高，模型穩(wěn)定,12,Prof.Du Guanhua,藥物靶點及其研究現(xiàn)狀,藥物靶點的定義,所謂藥物靶點，簡單的定義就是指那些能夠與特定藥物特異性結(jié)合并產(chǎn)生特定作用（主要是指調(diào)節(jié)生理功能，改變病理過程，緩

6、解疾病癥狀，治療疾病等作用）的生物大分子或特定的生物分子結(jié)構(gòu)。,在上述定義中有兩個重要的前提條件，即藥物和藥物作用。沒有藥物存在或沒有認識藥物作用之前，利用上述定義判斷藥物靶點就不適用了。因此，發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點需要在理論上和實驗方面給予全面的研究和認識。這也是當(dāng)前許多研究人員面對人類基因組研究的成就盲目樂觀的主要原因。,13,Prof.Du Guanhua,藥物靶點及其研究現(xiàn)狀,藥物,藥物 靶點,生理調(diào)節(jié),解除疾病,藥物靶點數(shù)據(jù)庫：,http:/ Guanhua,藥物靶點的基本特點,藥物靶點,根據(jù)目前已經(jīng)認識的約,500,種藥物靶點進行分析，藥物靶點必須具備的生物學(xué)特征主要表現(xiàn)在以下方面：,a

7、,、屬于生物學(xué)大分子（通常為蛋白質(zhì)），可以單獨存在或形成聚合體存在；,b,、具有可以與其他物質(zhì)（主要是外源性或內(nèi)源性小分子物質(zhì)）相結(jié)合的部位或位點；,c,、該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以發(fā)生變化，而且是在與小分子結(jié)合后發(fā)生變化，正常情況下，這種變化通常是可逆的；,15,Prof.Du Guanhua,藥物靶點的基本特點,藥物靶點,d,、該大分子可以通過結(jié)構(gòu)的變化，在生理條件下發(fā)揮生理調(diào)節(jié)功能，引起機體某些功能或表現(xiàn)的變化；,e,、該物質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化產(chǎn)生的生理效應(yīng)在復(fù)雜調(diào)節(jié)過程或作用通路中具有主導(dǎo)作用；,f,、病理條件下該物質(zhì)的表達、活性、結(jié)構(gòu)或特性可以發(fā)生變化，這種變化可以是原發(fā)性，也可以是繼發(fā)性的。,g,

8、、在體內(nèi)可能存在內(nèi)源性與之結(jié)合的小分子（內(nèi)源性配基）或外源性配基，其配基的作用已經(jīng)被認識。,16,Prof.Du Guanhua,藥物靶點及其研究現(xiàn)狀,藥物靶點的分類,藥物靶點：能夠與特定藥物特異性結(jié)合并產(chǎn)生治療疾病作用或調(diào)節(jié)生理功能作用的生物大分子或生物分子結(jié)構(gòu)。,候選藥物靶點：符合藥物靶點的基本特點，但還沒有發(fā)現(xiàn)特異的藥物的生物大分子或生物分子結(jié)構(gòu)。,潛在藥物靶點：部分符合候選靶點的條件。,17,Prof.Du Guanhua,藥物靶點及其研究現(xiàn)狀,以上條件基本上擺脫藥物和作用的限制，可以通過對生理條件下的物質(zhì)信息進行分析，然后判斷是否可以確定為藥物靶點。但是仍然不能保證符合條件的位點就一

9、定是藥物靶點，仍然需要對其進行多方面的研究。對于全部或部分滿足以上要求的蛋白質(zhì)或其他生物大分子，可以作為候選藥物靶點進行研究，特別是需要進行生物學(xué)的實驗研究。,以上藥物靶點的基本條件實際上并不能反映藥物靶點的生物學(xué)特征，通過生物信息學(xué)技術(shù)和方法，對已知靶點的規(guī)律性分析，發(fā)現(xiàn)更多新的靶點生物學(xué)特征，如結(jié)構(gòu)特征，氨基酸序列特征等，將會有利于促進藥物靶點的發(fā)現(xiàn)。,18,Prof.Du Guanhua,藥物靶點及其研究現(xiàn)狀,藥物靶點的發(fā)現(xiàn)：,基因組學(xué)研究,蛋白質(zhì)組學(xué)研究：,生物信息學(xué)研究：,藥物研究：,（傳統(tǒng)方法）,19,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選基本條件,樣品,樣品類型：,單一化

10、合物（合成化合物，天然化合物）,混合物（天然提取物，合成化合物）,樣品來源：,化學(xué)合成、組合化學(xué)合成,天然產(chǎn)物提取物、組合生物合成、代謝產(chǎn)物,樣品保存：,樣品庫（）,溫度、濕度、光線,樣品管理：,數(shù)據(jù)庫管理,化合物數(shù)據(jù)庫，提取物數(shù)據(jù)庫,20,Prof.Du Guanhua,樣品數(shù)據(jù)庫信息表,21,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選基本條件,自動化操作系統(tǒng),（實驗室自動化工作站）,自動操作（加樣、稀釋、混合、溫孵、轉(zhuǎn)移等）,自動檢測（時間、順序、條件等）,數(shù)據(jù)獲得（原始數(shù)據(jù)、簡單處理數(shù)據(jù)）,結(jié)果儲存（計算機保存）,22,Prof.Du Guanhua,實驗室自動化工作站,自動化工作站

11、,23,Prof.Du Guanhua,24,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選基本條件,4,檢測儀器：,分光光度計,熒光檢測儀,放射活性計數(shù)儀,其他,25,Prof.Du Guanhua,液閃發(fā)光計數(shù)儀,液閃發(fā)光計數(shù)儀,26,Prof.Du Guanhua,可見紫外熒光發(fā)光分析儀,FluoStar,比色儀,27,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選數(shù)據(jù)分析,數(shù)據(jù)分析：,數(shù)據(jù)處理，單位換算，活性結(jié)果,專業(yè)分析：,活性強度比較,28,Prof.Du Guanhua,HTS篩選結(jié)果分析,29,Prof.Du Guanhua,96,384,864,1536,30,Prof.Du

12、 Guanhua,高通量藥物篩選成本,31,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選基本程序,模型優(yōu)化,Assay,Optimization,建立模型,Assay Development,活性篩選,Screening,分析技術(shù),Assay Technologies,分析方法微量化,Assay Miniaturization,篩選結(jié)果,Profiling,活性化合物,Quality Leads,樣品準(zhǔn)備,Compound Archive,32,Prof.Du Guanhua,藥物發(fā)現(xiàn)概況,初 篩,復(fù) 篩,深入篩選,新藥開發(fā),臨床前研究,臨床研究,活性化合物,Active Compounds

13、,確證篩選,活性樣品,Hits,先導(dǎo)化合物,Lead compounds,候選藥物,Candidate,33,Prof.Du Guanhua,高通量篩選所面臨的挑戰(zhàn),規(guī)模擴大：,制藥企業(yè)為提高工作效率已經(jīng)投入巨額資金，這種投入成為發(fā)展的巨大壓力，這種壓力意味著藥物能夠競爭的自由時間很少。,通過增加篩選靶點的數(shù)量以及對每個篩選靶點進行篩選的化合物數(shù)量，成為,HTS,部門已經(jīng)響應(yīng)這種競爭趨勢的措施；在不同的制藥企業(yè)已經(jīng)制定了面對這些挑戰(zhàn)的各種策略。,重要環(huán)節(jié)：,提高,HTS,工作效率仍具有巨大潛力，除設(shè)備生產(chǎn)、檢測方法建立需要不斷創(chuàng)新外，將篩選活性化合物的過程與先導(dǎo)化合物的確證等階段（,hit-t

14、o-lead steps,）密切結(jié)合，形成完整的整體，將更有利于相互之間的合作以及全面提高工作效率。,34,Prof.Du Guanhua,藥物,高通量篩選方法研究進展,Size exclusion chromatography,：,通過象共聚焦技術(shù)和壽命測定等，適用于快速篩選并產(chǎn)生巨大效益的新的檢測技術(shù)的高密度板，并,已經(jīng)實現(xiàn)了微量篩選技術(shù)?；谟H和力的快速篩選技術(shù)。這種技術(shù)可將靶點蛋白與化合物的混合物共同孵育后，利用大小排除法色譜技術(shù)（,size exclusion chromatography,）分離化合物，最后通過質(zhì)譜技術(shù)進一步分析化合物的特性。,35,Prof.Du Guanhua,

15、藥物,高通量篩選方法研究進展,Small focused subsets,：,根據(jù)分子間相互作用力的篩選方法廣泛應(yīng)用，采取的策略也非常靈活，相對集中篩選（,small focused subsets,），由于具體操作過程易于控制，而且常采用,384,孔板作為篩選載體，效果更明顯。因為激酶靶點的檢測試劑的來源問題，適用于激酶檢測的芯片實驗室的芯片技術(shù)（,Caliper lab-on-a-chip,），以更小的反應(yīng)體積實現(xiàn)活性篩選，提高篩選速度。,36,Prof.Du Guanhua,藥物,高通量篩選方法研究進展,濾過和學(xué)習(xí)的循環(huán)：,Aventis,的濾過和學(xué)習(xí)的循環(huán)策略，能夠提高活性化合物的發(fā)現(xiàn)

16、率，這種過程包括了來自經(jīng)過確定的活性結(jié)構(gòu)的新數(shù)據(jù)庫，以此為研究的向?qū)?，通過與數(shù)據(jù)庫進行聯(lián)合應(yīng)用，經(jīng)過反復(fù)驗證和信息反饋，提高化合物中的活性化合物發(fā)現(xiàn)率。不過，這種方法并不是對全部的靶點來說都是成功的。,37,Prof.Du Guanhua,藥物,高通量篩選方法研究進展,IQ,檢測：近年來研制成功的一種適用于激酶、磷酯酶以及蛋白酶分析的,IQ,檢測平臺。這種技術(shù)利用溶液中的鐵離子化合物與磷酸化的多肽結(jié)合時所消失的熒光信號變化，確定藥物作用。這種技術(shù)也適用于蛋白酶的檢測并成功地用于,1536,孔板。由于這是一種不使用抗體的檢測技術(shù)，適用于具有廣泛范圍的熒光顏料、用,DMSO,溶解的多肽類底物的檢測。,38,Prof.Du Guanhua,藥物,高通量篩選方法研究進展,另一種稱為,光速,(Lightspeed,),的檢測模式也可以適用于激酶、蛋白酶以及,DNA,檢測。的這種技術(shù)可以利用超淬火聚合體監(jiān)測它們之間的結(jié)合信息。這種模式具有不使用抗體、操作步驟少，只需使用自動化操作系統(tǒng)等快速、簡便等優(yōu)點。,39,Prof.Du Guanhua,高通量藥物篩選數(shù)據(jù)處理技術(shù),數(shù)據(jù)采集：篩選能力的不斷提高