药物筛选-HTS与新药发现的模式-37.pptVIP

高通量药物筛选与新药发现的模式（High-Throughput Screen, HTS） 一、高通量药物筛选技术的形成过程 高通量药物筛选（HTS）的特点：微量化、自动化、规模化和高效率； HTS的形成过程实际上是多学科技术共同发展的结果。 1，生命科学研究的微量化为HTS创造了条件 2，自动化技术是实现HTS的重要技术手段 3，新型检测仪器的研制成功使HTS成为现实 4，计算机技术在HTS中发挥极为重要的作用 二、HTS的基本原理 HTS以药物作用靶点为主要对象的细胞和分子水平的筛选： 2，对酶活性的影响 三、HTS的理论基础－反向药理学 四、应用HTS发现药物的基本过程 初筛和复筛（primary screening）：是在分子、细胞水平证明某一样品对该靶点具有药理活性（或亲和力）。是HTS的最基本表现。 初筛：一个样品浓度 复筛：系列浓度，得到对该靶点的作用特点、作用强度和量效关系，由此发现活性化合物（active sample, hits） 深入筛选（secondary screening）：在初筛和复筛的基础上，将Hits采用与初筛不同但相关的分子、细胞模型作进一步的筛选，明确其选择性、细胞毒及其他性质。 全面评价Hits的药用价值； 综合分析后，确定在结构和作用方面具有新颖性和开发价值的先导化合物（lead compound, leads）； 对Leads进行结构优化，得到活性更高、确点更少的活性物质。 * 第二篇论文：后基因组时代药物发现新模式 药物发现的流程,药物筛选平台建设； 基因组学在药物发现中有何应用？ 后基因组时代药物发现有哪些新模式？ 2-3 年 3-4 年 随机筛选 10, 000 ~ 20, 000 化合物 药物候选物 （candidate compounds） 临床前研究 临床研究 (phase I, II, III) 上市 2-3 年 2-3 年 周期长: 10-15 年 耗资大: 8 亿美元 风险高: 7个上市新药仅1个盈利 ? 先导结构 (Leads)及优化 活性化合物 （Hits） 整体水平 器官水平 细胞和分子水平 实验动物 离体血管 离体心脏 心肌组织 组织上的受体 克隆的受体 血压变化 心率变化 血管张力 心肌张力 收缩频率 亲和力 结合程度 用材少、纳摩尔级、体积小、可大批量 以受体实验为例 计算机科学 自动化 控制技术 HTS的自 动化设备 自动化 机械化 大规模 重复性 实验 20世纪80年代 样品数 数个/每人/每日 数千/每人/每日 数万/每人/每日 大量的数据 高速计算机 检测速度不断加快： 96、384、1536孔板 高灵敏度、高密度检测仪器 同一台仪器检测指标不断增多： 各种波长的可见光、 紫外光、荧光 信息管理 数据库的建立 结果的处理、分析和存储 此外，样品的收集储存库和信息数据库的建立； 大量筛选数据产生的更多的生物信息，等。 (to be continued) (continued) 间接法 直接法 Drug R 药物直接用同位素或荧光素标记 Cell-free Assays: 1，样品与靶点的相互作用 Drug R 已知配体用同位素或荧光素标记 在药物与靶点相互作用的同时，加入已知的具有高亲和力并标记的配基，检测标记配基的结合量，即可间接反映被测物质与同一受体的结合状态。通过适当的数学方法，即可算出待筛选样品的结合活性。 Drug Cell-based Assays: S Drug E P S P Drug加入前 后量的变化 正常细胞、病理细胞、其他具有特殊性质的细胞； 细胞功能反映的是药物对细胞的整体作用，可以获得更多的信息，但药物产生作用的机理也更为复杂。 反向药理学（reverse pharmacology）是相对于传统药理学研究过程而提出的新的研究思路，是对HTS引发的研究过程的概括 传统药理学研究过程 反向药理学研究过程 人类疾病相关动物模型 药物作用分子靶点 药物筛选发现有效药物 药物筛选，HTS 候选药物 活性化合物 药效学研究 作用机理研究 组织、器官水平研究 组织、器官水平研究 药效学研究 作用机理研究 疾病相关动物模型研究 分子细胞水平研究 药物开发 传统药理学研究方法有两个重要的制约环节： 以药效学作为观察指标进行药物筛选，效率低、规模小、成本高、难度大，制约了新药发展的速度； 机理研究难度大，往往需要进行大量的探索工作，从多方面、多角度研究； 例子：强心苷类药物，几十年后才明确其抑制钠钾ATP酶，增加心肌收缩力。 反向药理学研究方法： 最大优势：从药物作用靶点开始药物研究，应用药物与靶点相互作用的特点为检测指标，大规模筛选药物，高效率地发现新药，从而解决了药物研究的源头问题，例如：血管紧