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第八章 高通量药物筛选High throughput screening HTS 高通量筛选最初是伴随组合化学而产生的一种药物筛选方式。 1990年末，组合化学的出现改变了人类获取新化合物的方式，人们可以通过较少的步骤、在短时间内同时合成大量化合物，在这样的背景下高通量筛选的技术应运而生。 高通量筛选技术可以在短时间内对大量候选化合物完成筛选，经过近十年的发展，已经成为比较成熟的技术，不仅仅应用于对组合化学库的化合物筛选，还更多地应用于对现有化合物库的筛选。 目前世界各大药物生产商都建立有自己的化合物库和高通量筛选机构，对有潜力形成药物的化合物进行篦梳式的筛选。 我国药物高通量筛选起步较晚，且不规范，仅有十多年的研究历史。 1996年中国医学科学院引进国内第一台Bionek2000型实验自动化工作站； 1998年又引进全国第一台Topcount微量闪烁计数器，使放射配基实验、放射免疫实验等技术微量化、自动化。 上海药物研究所、北京军事医学科学院分别成立了药物筛选专门机构，开始从事大规模筛选工作。 西安交通大学药学院贺浪冲教授首创的细胞膜色谱（CMC）为化合物的体外高通量筛选提供了高选择性、高特异性、高效率的筛选手段。CMC已成功用于钙离子拮抗剂受体配体结合反应的研究，目前正在进行心血管化学合成药物的高通量筛选和中药有效部位及有效成分的寻找。今年将建立CMC自动化筛选体系，促进我国药物高通量筛选技术的全面发展 。 一、 概念 高通量筛选(High throughput screening，HTS)技术是指以分子水平和细胞水平的实验方法为基础，以微板形式作为实验工具载体，以自动化操作系统执行试验过程，以灵敏快速的检测仪器采集实验结果数据，以计算机对实验数据进行分析处理，同一时间对数以千万样品检测，并以相应的数据库支持整体运转的技术体系。 HTS是药物快速、微量、灵敏、大规模筛选的新方法。采用分子、细胞水平的药物筛选模型，可从大量的样品中鉴别出对确定的分子靶点有相互作用的微量活性化合物。每年能处理成千万个样品，加速了先导化合物的发现进程。突破了传统药物筛选的模式，提高了新药研发的效率。 12通道药物筛选仪 高通量平行合成仪 国家新药筛选中心 二．高通量筛选的技术过程 1、样品库 2、初筛和复筛 3、活性化合物 4、深入筛选 5、获得少量先导化合物 6、确证筛选药物药理学研究 7、侯选药物 8、临床前研究 1、HTS筛选的基本步骤 第一步是选择分子靶。选择的依据是来源于国际医学生物学的新成果。目前国际常用的分子靶有以下几类：A、细胞膜受体；B、离子通道蛋白；C、酶蛋白；D、细胞核受体；E、转运蛋白。 第二步是建立稳定表达分子靶的生物体系。 靶是蛋白---克隆相对应的蛋白，在大肠杆菌中表达和提纯； 靶是细胞受体---克隆出的基因转化到载体细胞中，建立稳定的细 胞株。 第三步建立简便快速的大规模的生物检测方法。 根据靶的不同分为两类： 1、以蛋白等分子为基础； 2、以 细胞为基础 酶蛋白---测定酶活性的变化； 细胞膜受体---测定配体-受体的结合； 细胞核受体---测定蛋白的表达。 在建立大规模生物检测方法的同时，要用组合化合物的方法合成大量不同结构的化合物库相配套。 2、HTS药物筛选靶点与检测方法 （1）、分子靶点筛选模型---细胞信号通路筛选系统 外界信号从细胞表面传递到细胞内，或者直接穿过细胞膜进入到细胞质和细胞核，最终影响某些基因的转录。在这个传递过程中，某些特殊的细胞或一些病理状况下，可能是其中的一条或几条通路起作用，药物可以根据需要对这些通路进行阻断。 使用信号通路筛选系统，可直接对药物作用的分子机制有所了解。 （2）、细胞膜表面受体筛选模型 a.G蛋白耦联受体：受体与GTP结合的调节蛋白的耦联，在细胞内产生cAMP，从而将外界信号跨膜传递到细胞内。如趋化因子受体、β-受体阻断剂等。 b.催化受体：为单跨膜受体，分为胞外区，跨膜区和胞内区。当细胞因子与胞外区结合后，引起多个受体单体的聚合，每个聚合体的受体单体可以