中药新药筛选新技术及实践

本文扼要概述了当前可运用于中药新药筛选的高通量筛选、生物芯片、分子生物色谱、高内涵筛选、网络药理学、蛋白质组学和计算机辅助虚拟筛选等新技术和新方法,并结合本单位研究开发实践,基于调脂代谢机理,将计算机辅助虚拟筛选技术,如分子对接、药效团、分子相似度等应用到中药新药的筛选、处方优化和作用机理研究中,为中药新药筛选研发工作提供借鉴。     

计算机药物虚拟筛选技术在中医药领域中的应用前景

计算机技术、分子药理学和分子生物学的迅猛发展极大地促进了计算机药物虚拟筛选技术在药物开发中广泛而成功的应用;结合文献及本研究组的工作,本文系统阐述了计算机药物虚拟筛选技术的原理、方法和策略,对近年来有关计算机虚拟药物筛选技术在中医药领域中的应用进展进行了回顾。笔者认为计算机药物虚拟筛选技术必将随着认识的不断深入而在中医药领域发挥更大的作用。     

基于计算机模拟技术以埃博拉病毒跨膜糖蛋白为靶点挖掘中药抗病毒活性分子

目的基于埃博拉病毒跨膜糖蛋白(transmembrane glycoprotein of the Ebola virus,EBOV-GP)的三维空间结构,运用计算机虚拟筛选技术从中国台湾中医药数据库TCM@TAIWAN中寻找具有抗病毒作用的中药活性分子。方法以EBOV-GP为靶点,采用类药性评估、分子对接、分子动力学模拟以及吸收、分布、代谢和排泄(absorption、distribution、metabolism and excretion,ADME)预测等多尺度虚拟筛选策略,从TCM@TAIWAN数据库中挖掘候选药效分子,并分析候选分子与靶点的相互作用情况。结果以胺碘酮为阳性对照药物,筛选出4个类药性良好的中药单体ZINC85531496、ZINC85567560、ZINC85592968、ZINC33833122,与EBOV-GP亲和力及相互作用基团均优于胺碘酮。结论采用多种计算机虚拟筛选技术挖掘EBOV-GP抑制剂,可促进从天然产物化学结构数据库中提取、设计以及实验合成抗埃博拉病毒的药效分子。     

治疗慢性肾病中药的计算机药理学研究

采用分子描述符主成分分析、药代动力学参数预测和毒性预测等计算机药物分子辅助设计技术对治疗慢性肾脏病补益类和攻逐类中药所含化学分子的药理学性质进行研究.结果表明计算机药物分子辅助设计技术可以全面直观地体现补益类和攻逐类中药所含化学分子的结构差异,并快速筛选出一批类药性良好的先导化合物.     

中药有效成分的分离筛选鉴定一体化技术与分子烙印技术

应用现代科学技术研究中药有效成分,是中药现代化研究的重要内容.利用分子烙印高分子制成亲和色谱柱,利用色谱分离技术的高速高效性和质谱测定技术的高灵敏度和独有的混合解析能力,在线连接HPLC-MS,可以直接从中药复杂体系中分离、筛选出有效成分并进行直接鉴定,实现中药有效成分的分离、筛选、鉴定一体化技术.文章简要从分子烙印聚合物及其制备、模板分子、功能性单体及聚合条件的选择、技术特点、应用状况及前景等方面简单介绍中草药有效成分筛选鉴定一体化技术中最有应用前途的分子烙印高分子技术.     

TCMSP 数据库中药化学成分的SARS-CoV-2 主蛋白酶抑制剂虚拟筛选

目的运用计算机模拟技术从中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）的中药化学成分中挖掘 SARS-CoV-2 主蛋白酶（Main protease,Mpro）抑制剂。方法运用类药性评估、分子对接、ADME 预测、结合 自由能计算、分子动力学模拟等多轮虚拟筛选的策略,从TCMSP 数据库中筛选Mpro 抑制剂。结果共筛选得 到10 个命中分子,其中前3 位最佳命中分子为MOL003392、MOL011716、MOL002966,表现出与靶标活性口 袋关键氨基酸残基的强相互作用。结论该研究可为发现SARS-CoV-2 Mpro 小分子抑制剂提供新的思路。     

分子谱系地理学在药用植物基因水平的研究进展

分子谱系地理学在药用植物遗传多样性、中药道地性形成机制以及中药核心种质构建中的应用研究是目前我国中药研究的热点.近年来,我国学者在中药资源领域深入到与DNA差异相关联的功能基因筛选和基因组学,已对甘草Glycyrrhiza uralensis、青蒿Artemisia caruifolia、丹参Salvia miltiorrhiza等多种药用植物功能基因开展了深入研究.基于分子谱系地理学的药用植物功能基因筛选及中药材基因组学研究将会是今后研究应用的主流.对近年来分子谱系地理学在中药分子鉴定和中药道地性形成机制,特别是药用植物功能基因筛选及基于此的基因组学方面研究进展进行综述.     

基于高通量分子对接虚拟筛选SARS-CoV-2 3CL水解酶中药小分子抑制剂及抗新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的中药及其复方预测

目的基于中药系统药理学数据库和分析平台TCMSP,运用计算机虚拟筛选技术寻找新型冠状病毒(SARS-CoV-2)3CL水解酶的中药小分子抑制剂,推测潜在抗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)中药及中药复方。方法以SARS-CoV-2 3CL水解酶蛋白为靶点,利用Autodock Vina软件和Python脚本实现高通量分子对接,结合"ADME-Lipinski"规则进行再次筛选,以优选活性成分,推测关键中药及复方。基于网络药理学角度,构建成分-靶点-通路网络,推测核心药对的作用机制。结果以SARS-Co V-2原配体为阳性对照,筛选出66个药动学性质良好的天然小分子抑制剂,优选出12味中药单味药,2个中药药对甘草-桑白皮和金银花-连翘,以及桑菊饮、桑菊饮合银翘散加减等12个中药处方作为抗SARS-CoV-2的候选方案。结论基于高通量分子对接技术虚拟筛选SARS-CoV-2 3CL水解酶的中药小分子抑制剂及中药,结合网络药理学分析潜在分子机制,为中药抗击SARS-Co V-2提供了科学指导与理论依据。     

利用Autodock筛选复方丹参方中HMG-CoA还原酶抑制活性成分

目的：利用Autodock程序筛选复方丹参方中HMG—CoA还原酶抑制性成分,探讨基于分子对接的虚拟筛选方法在中药研究中的应用。方法：构建包含天然及代谢成分的复方丹参方化合物库,随机选取可旋转键数为5,8,11,14,17的分子分别与HMG—CoA还原酶对接,以考察Autodock的3个参数。此外,从MDDR2007数据库中随机选取10个Ic50已知的HMG—CoA还原酶抑制剂分子进行对接,考察Autodock对接结果的准确性。结果：根据参数考察结果以8个可旋转键为界划分化合物库中的分子为两部分,分别设置不同的对接参数,对复方丹参天然及代谢化合物库进行虚拟筛选,提高了Autodock虚拟筛选的效率,得到了4个预测IC50在102nm01．L-水平的潜在抑制成分;准确性考察结果显示阳性抑制剂分子的实验值与预测值的相关系数R0为0．865,证明利用Autodock开展HMG—CoA还原酶抑制剂筛选研究较为可靠。结论：研究表明复方丹参方中含有潜在HMG—CoA还原酶抑制性成分。为开展基于分子对接的虚拟筛选方法探讨中药及方剂的物质基础研究奠定了基础。     

药效团技术在中药药效成分研究中的应用

中药药效物质基础及作用机制研究一直是中药研究的重点和难点,随着药效团虚拟筛选技术在先导化合物的发现、优化与药物分子设计等方面应用的成熟,该技术在现代中药研究中的应用也逐渐受到关注。本文对药效团技术的研究进展及其在中药有效成分辨识、靶标搜寻、中药对代谢酶作用及中药药性研究中的应用进行了综述,并对目前存在问题、对策及应用前景进行了探讨和展望。     

中医药现代化研究中分子生物学技术的应用(二)

在中医现代化研究过程中，越来越多地虚用现代先进的科学技术，分子生物学及其技术作为一项重要的研究工具，亦被不断地用于中医药的研究，它从不同的角度，不同的层次对中医药理论进行进一步的阐释，文章总结近年来分子生物学应用于中医药研究的情况并作简要评述。     

反向分子对接技术在中药作用靶点预测、有效成分筛选及作用机制探索中的应用

中药现代化研究逐步成为世界性的潮流。反向对接技术也逐步成为中药现代化研究的有利工具,将一个小分子药物对接在一组临床相关大分子靶标的潜在结合腔中,通过对结合特征的详细分析,根据结合紧密程度对靶标进行排名,从而潜在地鉴定可能与其作用机制或副作用相关药物的新分子靶标。近年来,为了探索中药的作用机制、筛选中药有效成分以及寻找药物作用于疾病的靶点,反向分子对接技术被广泛运用并取得了瞩目的成绩。该研究通过文献综述,总结反向分子对接技术应用于中药作用靶点、有效成分筛选及中药潜在作用机制探索的情况,为中药临床研究及新药研发提供更多的理论依据。     

现代实验技术在中药遗传毒理学研究中的应用

以常用的细菌回复突变试验、微核实验、单细胞凝胶电泳等实验方法以及近年来发展成熟的基因芯片技术和胚胎干细胞技术为代表,概要论述了现代实验技术的特点及其在中药遗传毒性研究中的应用现状和优势.细胞回复突变试验、微核实验、单细胞凝胶电泳试验等已成为常规的新药毒理评价实验方法,并广泛应用于中药的毒理研究中.而基因芯片技术和胚胎干细胞技术是近一、二十年发展起来并逐渐成熟的新技术,具有高精度、高通量和低消耗的特点,是其它技术所无法比拟的,尽管目前在中药毒理研究中的应用尚属初步阶段,但随着中药现代化的不断发展,其在中药遗传毒性研究中的地位必将日显突出,发挥越来越重要的作用.     

基于计算机模拟技术从中药天然产物库中挖掘色氨酸羟化酶1抑制剂

目的 基于计算机模拟技术从中药天然产物库中挖掘色氨酸羟化酶1(tryptophan hydroxylase-1,TPH1)抑制剂。方法 搭建分子对接、类药性筛选、药动学预测、分子动力学模拟于一体的药物筛选平台，从中药系统药理学数据库与分析平台(traditional chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)数据库中挖掘TPH1抑制剂。结果 川贝酮碱(TCMSP＿ID:MOL009572)实验数据均表现出良好的TPH1抑制活性及类药性，预测命中分子可有效抑制胃肠道相关TPH1活性，但对中枢神经系统相关TPH2活性抑制作用较小；通过酶活抑制实验验证抑制效应，并借助分子动力学模拟动态解析结合能变化及各项能量分布。结论 整合多种虚拟筛选技术挖掘到缓解肠易激综合征相关痛症的TPH1抑制剂-川贝酮碱MOL009572。     

天然黄酮类化合物抗肿瘤作用靶点研究进展

天然黄酮类化合物是很多常用抗癌方剂中药物的重要有效成分。随着中草药抗癌作用研究的深入,以及抗肿瘤药物研发目标从细胞毒药物逐渐转向针对肿瘤细胞特异性信号靶点药物,天然黄酮类化合物因其低毒高效的抗肿瘤活性成为研究热点。文章综述了近年来发现的天然黄酮类化合物在肿瘤细胞生长增殖,血管生成与侵袭转移,细胞凋亡,DNA与染色体调节和多药耐药性产生等过程的主要作用靶点,这将有助于从天然黄酮类单体中寻找抗癌先导化合物,为多靶点新型抗肿瘤药物的筛选、结构改造及多聚药理学研究提供参考依据。另外,借鉴当代分子生物学的最新成果和技术手段,揭示中草药抗肿瘤作用的分子机制和组方依据也是推动中医药现代化的创新思路。文章最后对天然黄酮类化合物抗肿瘤研究的未来方向提出一些可行性建议。     

高通量技术与网络药理学在中药活性成分筛选中的应用

目的:解决中药活性成分筛选的技术瓶颈。方法:根据实验室前期研究结果和相关文献,分析了有关通量研究技术,总结了课题组在网络药理学的指导下利用通量技术筛选中药活性成分。结果:快速制备、高通量筛选、高通量生物芯片技术以及组合药靶网络对于中药活性成分筛选、毒性成分排除、药物分子机制研究均有重要价值,是中药现代化及网络药理学研究的关键技术。结论:高通量技术与网络药理学相结合可提高中药活性成分筛选的效率。     

基于斑马鱼模型的药物毒性研究进展与中药毒性研究新策略

斑马鱼是近年来用于药学领域研究的热门模式生物,其优势在于化合物的高通量活性筛选及毒性评价。斑马鱼毒性评价模型集成在体动物与体外细胞模型的优势,具有高效、低成本的特点,在国外已成为化合物早期安全性快速甄别的有效模型,国内将斑马鱼模型用于中药毒性研究正日益兴起。综述了斑马鱼在药物毒性研究方面的进展,提出斑马鱼模型在中药毒性研究中的新策略。     

代谢组学前沿技术进展及在中药现代研究中的应用

由于中药成分复杂具有多靶点调节作用,导致其产生的药效和毒性的机制较为复杂,而科学地阐释中药药效和毒性机制是解决制约中药现代化发展的有效途径。代谢组学技术具有高通量、系统性等特点,在阐明中药药效和毒性作用机制具有显著优势。通过对代谢组学前沿技术在中药现代研究中的应用进行综述,介绍了原位质谱、质谱成像、代谢流、单细胞代谢组学技术的原理、操作流程,列举了不同技术在中药安全性、中药药效物质及作用机制、中药炮制机制及药用植物的应用实例,并对各技术的优势与不足进行总结,为代谢组学前沿技术未来的应用策略提供依据。     

药物靶标预测技术在中药网络药理学中的应用

近年来,随着网络药理学逐渐兴起,特别是"网络靶标"概念的提出,引发了中医药新的研究热潮。其所强调的整体性与系统性和中医药理论不谋而合,能够很好的解释中医药的深刻内涵,包括中药作用机制解释,药效物质的寻找,君臣佐使配伍机制阐释等,更加适合中医药的学术特点和实际。而如何高效快速地识别大量的药物与靶标蛋白间的相互作用则成为中药网络药理学研究中的一个关键问题。药物-靶标相互预测技术作为一种高效而高通量的手段,能够减少成本,快速预测成分靶标,为中药网络药理学的应用奠定基础。事实上,针对庞大的化合物和靶标数据库,不同的预测方法和技术都被开发出来,并用于预测药物和靶标的关系,且已经有许多虚拟筛选技术成功的应用于网络药理学中。根据预测原理的不同,药物-靶标相互预测技术和策略大致可以分为4类,即基于配体的预测方法,基于靶标的预测方法,机器学习方法和组合应用的预测方法。该文就药物靶标预测方法及其在中药网络药理学的应用现状进行较系统的阐述,希望能够为广大中药研究者提供有益的参考和借鉴。