计算机辅助药物设计在新药研发中的应用进展

 目的 综述在新药研发中计算机辅助药物设计(computer aided drug design,CADD的应用进展,探讨CADD的重要性和局限性。方法 查阅近年来国内外代表性文献,对新药研发不同阶段应用CADD技术的成功实例进行分析、归纳和总结。结果 CADD在药物靶点的发现与确证、先导化合物的发现与优化、药物的药动学以及毒理学性质预测中发挥了重要作用,但仍存在一定的局限性。结论 CADD已广泛应用于新药研发的各个环节,对于新药的研发已产生深远影响,但其计算理论和技术仍需要不断改进与发展,以期更好地推进新药研发。     

中药与天然产物研究中药效团的构建与应用

药效团是指一个包含药物生物活性所必要的所有特性的结构，亦是指药物分子与受体结合或作用时起重要作用的原子或基团组合。药效团的三维结构数据库搜索方法已成为新药研究开发的重要辅助手段。本文较系统地介绍了中药与天然产物研究中药效团的构建与应用，并对基于药效团三维结构的三维数据库搜索方法及其应用进行了综述。     

治疗阿尔茨海默病的中药多靶药物计算机虚拟筛选

目的用现代化学信息学手段和中药化学数据库寻找中药中治疗阿尔茨海默病的多靶药物。方法采用Accelrys公司Discovery Studio分子模拟软件包(版本2.5.5),对蛋白质晶体结构数据库(Protein Data Bank,PDB)中5个阿尔茨海默病相关靶酶的三维结构活性部位进行分析,通过配体对接(Ligandfi)t模块进行分子对接。结果分别以靶酶原配体的打分函数为阈值,筛选出中药化学数据库中6个具有多靶作用的化学成分。结论该研究结果可为新型阿尔茨海默病治疗药物的研制提供参考。     

天然产物来源的抗HIV-1多靶点抑制剂研究进展

在复杂疾病的治疗过程中,发现使用单靶点药物治疗越来越难得到预期的疗效。基于系统生物学和网络药理学的发展,对于复杂疾病的发病机制和病理过程的研究更加深入透彻,发现使用多靶点药物治疗复杂疾病能够克服单靶点药物的许多缺陷。多靶点药物包括多组分多靶点药物和单组分多靶点药物,而单组分多靶点药物较多组分多靶点药物更有优势。艾滋病的治疗是当今世界难题,先后采用单靶点药物和多组分多靶点联合用药(高效抗逆转录疗法)治疗艾滋病,但是由于病毒的高度变异性和药物严重的毒副作用制约了2种疗法的广泛应用,因此开发低毒、高效的单组分多靶点抗免疫缺陷病毒1型(HIV-1)药物成为治疗艾滋病的重要方向。抗HIV-1单组分多靶点药物主要通过合理药物设计合成或筛选得到,其中天然产物来源广泛,种类繁多,不乏抑制HIV-1的活性化合物,是发现抗HIV-1多靶点先导化合物的重要途径。对天然产物来源的具有多靶点抗HIV-1活性的化合物进行了综述。     

虚拟筛选技术在酶抑制剂类化合物研究中的进展

酶与众多疾病的发生发展密切相关,以酶为靶点已经成为创新药物研发的主要方向。然而如何获得对目标酶有强效抑制作用的化合物仍面临着诸多挑战。随着天然产物种类总量的持续增加,以及新化合物的分离和富集难度加大,传统的高通量筛选方法已经越来越难满足新药研发的需求。虚拟筛选以其高效率、低成本等特点,逐渐成为新药研发中必不可少的技术手段,代表着人工智能与生物医药结合的典范,是未来创新药物筛选快速发展的必然趋势。因此,该文主要围绕近年来虚拟筛选技术在酶抑制剂类化合物研发中的应用进行系统梳理,探讨其应用于发现新药的前景与优势,以期为相关技术在新药研发领域的应用提供重要的理论借鉴和参考。     

基于系统生物学的计算机辅助药物设计中药研发新模式

随着人们对疾病的复杂发病机制的认识逐步加深,使得多靶标的药物开发成为一种必然趋势。中药以其多成分、多靶标整体调节的作用特点而受到越来越多的关注。从整体水平上阐明中药的有效物质基础及作用机制,是当前中药研究与开发的关键,而原有研发模式已不能满足深入系统地挖掘中医中药精髓的需求。作者经过大量的文献调研,发现随着系统生物学的快速发展,各种系统生物学技术被广泛应用于中药研发领域,与此同时,计算机辅助药物设计(CADD)技术在中药活性成分筛选、靶标发现、毒性预测、处方作用机制研究等方面也表现出独特优势。系统生物学及计算机辅助药物设计技术的广泛应用,将为从整体水平阐明中药作用机制提供新的思路与方法。因此,本文在分析当前中药开发的模式、综述系统生物学新技术和计算机辅助药物设计在中药研究中的作用的基础上,提出一种基于系统生物学技术和计算机辅助药物设计相结合的中药开发新模式,为中医药复杂理论体系研究、中医药现代化提供强有力的工具和手段。     

中药与天然产物研究中药效团的构建与应用

药效团是指一个包含药物生物活性所必要的所有特性的结构,亦是指药物分子与受体结合或作用时起重要作用的原子或基团组合。药效团的三维结构数据库搜索方法已成为新药研究开发的重要辅助手段。本文较系统地介绍了中药与天然产物研究中药效团的构建与应用,并对基于药效团三维结构的三维数据库搜索方法及其应用进行了综述。     

系统生物学在计算机辅助药物设计领域的应用与发展

随着医学的进步,人们对疾病复杂的发病机制有了更深的了解,从整体视角揭示药物的作用机制和治疗效果已成为目前药物设计的重中之重,而传统的药物设计方法已无法满足当前的形势和需求。近年来,系统生物学的飞跃发展使得包括代谢组学、基因组学、蛋白组学在内的多项新技术被广泛运用于药物研发。作为连接传统制药理论和现代科学的桥梁,计算机辅助药物设计的引入能够加快新药研究与设计的进程,缩短药物研发周期,提高药物研发的成功率。系统生物学和计算机辅助药物设计技术的应用为从整体视角揭示药物的作用机制提供了方法基础和前进方向。该文从多个角度介绍了系统生物学在计算机辅助药物设计方面的研究现状和应用,并提出系统生物学在计算机辅助药物设计领域中可预见的未来发展方向,为推动系统生物学在计算机辅助药物设计领域的应用提供了参考和思考。     

基于HERB数据库草药成分的新型冠状病毒多靶点新型抑制剂虚拟筛选

目的 通过计算机虚拟筛选从HERB数据库草药成分中筛选出靶向新型冠状病毒主蛋白酶（main protease,Mpro）、木瓜样蛋白酶（papain-like protease,PLpro）和受体结合域（receptor binding domain,RBD）的新型潜在抑制剂并阐述其相互作用机制。方法 以从HERB数据库中获得的天然化合物为筛选对象,综合运用药效团模型、分子对接、ADME-T预测、分子动力学模拟和分子力学泊松-玻尔兹曼表面积（molecular mechanics Poisson-Boltzmann surface area,MM-PBSA）等计算方法,获取靶向新型冠状病毒中Mpro、PLpro和RBD等多个靶点的潜在抑制剂,并采用酶活性抑制实验评价其植物提取物对Mpro的抑制效果。结果 化合物HBIN006454、HBIN032286和HBIN031053对SARS-CoV-2的Mpro、PLpro和RBD靶点均具有较高的结合亲和力。其中,巴戟天中的HBIN031053具有更好的类药性和药动学特性,且与各靶点所形成的复合物在分子动力学模拟中均表现出良好的稳定性。MM-PBSA分析结果进一步揭示了在HBIN031053-Mpro、HBIN031053-PLpro以及HBIN031053-RBD的结合中发挥关键作用的氨基酸残基,并深入阐述了其抑制病毒蛋白酶活性的机制。酶活性抑制实验表明,巴戟天提取物对Mpro有抑制效果。结论 天然化合物HBIN031053可作为靶向SARS-CoV-2中Mpro、PLpro和RBD等靶点的潜在新型抑制剂。     

计算机虚拟筛选技术在中药毒性研究中的探索与思考

近年来,中药安全性问题逐渐成为社会关注的热点,尤其是中药毒性研究更是中药研究的重点。因此,寻找高效的技术辅助中药毒性研究尤为关键。计算机虚拟筛选技术具有高效、便捷等优点,经过多年的发展,其技术理论已经趋于成熟,且在多个领域已被成功应用。通过对分子对接、机器学习、毒效团和分子相似性方法 4种主要的计算机虚拟筛选技术进行综述,并分析它们在中药毒性研究领域的应用和前景,为从事中药毒性研究的科研人员提供参考。     

基于分子模拟技术筛选大黄、羌活、秦艽的5-LOX、LTA4H抑制剂

5-LOX(5-lipoxygenase)和LTA4H(leukotriene A4 Hydrolase)作为花生四烯酸代谢途径中生成炎症介质白三烯(LTs)的重要支路,是抗炎药物研究的关键靶点。大黄、羌活、秦艽3味中药具有明确的抗炎活性。该文以5-LOX,LTA4H靶点为研究载体,利用DS4.0(discovery studio)中的Hiphop模块构建靶标抑制剂药效团初步筛选3味中药的成分数据库,获得5-LOX和LTA4H潜在活性成分。利用CDOCKER模块进行进一步筛选药效团初筛所得成分,基于原配体的打分值以及关键氨基酸建立筛选规则,最终得到5-LOX潜在活性抑制剂12个,包括原矢车菊素B2-3,3'-O-双没食子酸酯、revandchinone 2在内的大黄成分6个,包括二十二烷酸在内的羌活成分4个以及褐煤酸甲酯、N-二十二烷酮-O-氨基苯甲酸乙酯2个秦艽成分;得到LTA4H潜在活性抑制剂7个,包括大黄中的revandchinone 1,revandchinone 4,羌活中的二十三烷酸、二十四烷酸以及二十烷酸甲酯,秦艽中的褐煤酸甲酯、N-二十二烷酮-O-氨基苯甲酸乙酯。该研究能够高效、低耗的筛选3味中药的5-LOX、LTA4H潜在抑制剂,为发现3味中药中发挥抗炎药效的化学质量指标提供助力,以推动对于3味中药的全程质量控制。     

天然药物化学史话:天然产物研究与诺贝尔奖

天然产物化学仍是相当活跃的研究领域,天然产物化学研究者在诺贝尔化学奖获得者中始终占有相当比例。简要介绍在天然产物研究领域做出重要贡献而荣获诺贝尔奖的科学家,以介绍诺贝尔化学奖获得者为主,纪念他们的伟大功绩并借此激励有志于此领域科学研究的年轻工作者。     

21世纪植物药的开拓与创新探讨

根据我国的实际情况,对21世纪植物药的开拓与创新进行了探讨,其中综述了植物药的过去和现状,提出了植物药的创新途径并讨论了它的生物筛选、萃取和分离方法。利用我国中医药的传统优势与现代科学技术密切地结合起来是开拓新植物药的重要途径。同时还叙述了其发展趋势和展望。     

基于微流控芯片技术的天然产物活性成分筛选的研究

随着药物筛选技术的不断发展,新的筛选途径和技术不断涌现,使得药物筛选朝着快速、高效、高通量等方面不断发展。微流控分析技术具有的分析微型化、高通量化、可集成化和良好的生物相容性等特点,为天然产物活性成分的筛选提供了新的方法和技术平台,该文介绍了用于天然产物活性成分的多种筛选方法,重点综述了与细胞培养相结合的微流控芯片筛选技术及其特点,微流控芯片筛选技术平台的构成,以及其在天然产物活性成分筛选中的应用。     

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。     

口服微载体药物递送系统及其在中药研究中的应用

载药微粒是一类应用前景广阔的定向、定位、控释给药系统载体。各种微载体给药系统在促进吸收,提高稳定性,定位、控制释放方面各有优势,如果能结合中药的特点,构建中药有效成分、有效部位、中药复方口服微载体给药系统,对中药新型给药系统的研究具有深远意义。该文主要介绍了几种可用于口服的微载体药物递送系统的特点和优势,并对其在中药领域中的应用进行了综述。     

基于分子对接技术的常用降糖中药有效成分虚拟筛选

目的: 运用分子对接技术分析常用降糖中药效应物质基础及其作用机制,为降糖中药现代研究提供理论依据。 方法: 基于文献搜集降糖中药化学成分并构建其结构数据库,以二肽基肽酶-Ⅳ等7个糖尿病治疗靶标为分子对接的研究对象,通过Sybyl软件的Surflex-Dock分子对接模块进行虚拟筛选,以打分函数Total-Score为标准评价中药成分与靶标间相互作用,以Total-Score等于7为阈值,筛选出与各靶标结合较好的化学成分,并与已上市降糖西药进行类药性比较。 结果: 与二肽基肽酶-Ⅳ,糖原合酶激酶-3,过氧化酶增殖因子活化受体γ,α-葡萄糖苷酶,葡萄糖激酶,钠-葡萄糖共转运蛋白2和血管紧张素转化酶能较好结合的化学成分分别有52,28,32,150,47,41,33个。通过虚拟筛选得到的这些小分子化合物与已上市降糖西药具有相似的类药性性质。 结论: 分子对接技术在一定程度上解释了降糖中药的效应物质基础与作用机制,为降糖中药现代研究提供了线索。     

基于斑马鱼模型的中药抗骨质疏松的研究进展

骨质疏松症（osteoporosis,OP）是一种以骨密度降低、骨骼微结构改变和骨质脆弱增加为特征的骨骼疾病。由于老龄化问题的逐渐加重,OP的发病率在全球范围内迅速增加。中药在预防和治疗OP中表现出极好的前景和临床效果,然而传统动物模型具有耗时长、费用昂贵、无法准确概括骨疾病复杂性等缺点,很大程度上限制了临床前OP疾病的研究进程。而斑马鱼模型可有效模拟人类骨质减少和OP表型,通过对斑马鱼模型在治疗OP研究中的优势和适用性及该模型在中药抗OP的研究进展进行综述,为斑马鱼模型的广泛使用及中药新药研发提供参考。     

Prospect of natural products in glioma: A novel avenue in glioma management

Glioma is one of the most perplexing cancers because of its infiltrating nature, molecular signaling, and location in central nervous system. Blood–brain barrier acts as a natural barrier to the glioma making it difficult to access by conventional chemotherapy. Clinicians are using natural compounds or their derivatives for several diseases including different cancers. However, the feasibility of using natural compounds in glioma is not explored in details. Natural compounds can act over a wide variety of signaling pathways such as survival and metabolic pathways and induce cell death. Some of the natural agents have additional benefits of crossing biological barriers such as blood–brain barrier with ease having few or no impact on the surrounding healthy cells. All of these benefits make natural compounds a prospective candidate for the glioma management. This article evaluates the benefits of using natural compounds for glioma therapy and their possible mechanism of actions. We have discussed the natural compounds assessed currently for glioma therapy and proposed a few novel natural compounds with potential antiglioma effect based on their mechanism of action.     

中药新药临床试验用药品的闭环管理模式研究

该论文探讨了中药新药临床试验用药品管理的法规和技术要求,分析了管理中常见的问题,提出了建立中药新药临床试验用药品的闭环管理模式,并论述了闭环管理各环节的要求。