如何發(fā)現(xiàn)藥物新靶標

1、如何發(fā)現(xiàn)藥物新靶標文獻綜述摘要：藥物靶標的發(fā)現(xiàn)是創(chuàng)造新藥物的前提，也是藥物篩選的基礎(chǔ)，本文從有效單體化合物、基因表達差異、蛋白質(zhì)表達差異、蛋白質(zhì)相互作用和RNA干擾方面著手總結(jié)了一些藥物新靶標的發(fā)現(xiàn)技術(shù)進行了綜述。關(guān)鍵詞：藥物靶標；基因表達差異；差異蛋白質(zhì)組學；蛋白質(zhì)相互作用；RNA干擾引言：藥物靶標是藥物作用而實現(xiàn)療效的目標分子，靶標的發(fā)現(xiàn)是藥物創(chuàng)新的前提，也是藥物篩選的基礎(chǔ)。新靶標的發(fā)現(xiàn)對于更優(yōu)良的創(chuàng)新型藥物的開發(fā)具有重大的促進作用。例如，利用HMGCoA還原酶作為藥物靶標開發(fā)了一系列他汀類降脂藥物，僅2000年,該類藥物的銷售額達120億美元，并以每年15%20%的速度增長。Novart

2、is公司利用慢性粒細胞性白血?。–ML）ff關(guān)蛋白Bcr-Abl為靶標，在短時間內(nèi)開發(fā)出有效治療CML的新藥一高活性Bcr-Abl激酶抑制劑STI571（Gleevac）從這些例子可以發(fā)現(xiàn)，生物醫(yī)藥公司花費大量的物力和財力尋找藥物的新靶標。隨著生命科學的發(fā)展，各種科技的創(chuàng)新，也出現(xiàn)了很多藥物靶標的發(fā)現(xiàn)技術(shù)。一、從有效單體化合物著手發(fā)現(xiàn)藥物靶標以療效確定的單體化合物（天然產(chǎn)物或現(xiàn)有藥物）為探針，然后利用計算機模擬單體分子與相關(guān)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及其相互作用，找到所有的能與其特定結(jié)合的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)可能與活性藥物單體發(fā)揮作用的機制相關(guān)，因此是潛在的藥物靶標分子。蔣華良等便是用此方法發(fā)現(xiàn)了2個抗幽門

3、螺旋桿菌活性的藥物的作用靶標蛋白def和TyX,并測定了def蛋白復合物的晶體結(jié)構(gòu)。張永清等利用基因芯片研究苦參堿誘導白血病K562細胞基因表達譜改變，發(fā)現(xiàn)CCNB1cyclinDI,PCNA等基因表達發(fā)生明顯改變，這些基因可能是苦參堿作用靶點之一。Chen等也利用這個方法研究阿霉素處理MCF-7細胞后蛋白質(zhì)表達的改變，發(fā)現(xiàn)阿霉素造成MCF-7細胞中熱休克蛋白27(Hsp27)的3個異形體表達顯著下降，由此推測Hsp27可能是控制乳腺癌生長的一個潛在藥物靶標。二、以正常組織與病理組織基因表達差異發(fā)現(xiàn)靶標基因在不同組織和疾病發(fā)生發(fā)展的不同時空存在著明顯的基因表達差異，表達明顯發(fā)生變化的基因常與發(fā)

4、病過程及藥物作用途徑密切相關(guān)，這些表達異常的基因很有可能是藥物作用的靶點，可作為潛在的篩選藥物的靶標基因芯片技術(shù)、mRNA差異顯示技術(shù)、抑制性消減雜交技術(shù)和基因表達系列性分析技術(shù)等在現(xiàn)代生命科學研究中使用也日益廣泛，這些技術(shù)在新的藥物靶標的發(fā)現(xiàn)中同樣扮演了重要的角色。Heller等利用基因芯片技術(shù)分析了正常及誘發(fā)病變的巨噬細胞、軟骨細胞系、原代軟骨細胞和滑膜細胞的mRNA,發(fā)現(xiàn)了數(shù)種變化明顯的基因，其中包括基質(zhì)金屬彈性蛋白酶基因，為治療類風濕關(guān)節(jié)炎提供了新的藥物靶標。Kapp等利用該技術(shù)分析了霍奇金病細胞系中950個基因的表達情況，并與EB病毒永生化的B淋巴細胞系LCL-GK勺基因表達譜相比較

5、，發(fā)現(xiàn)白細胞介素-13及其信號轉(zhuǎn)導通路可能成為治療HD新的藥物靶標。Yamamoto”等通過基因表達系列性分析技術(shù)分析Hela細胞中基因的表達模式，發(fā)現(xiàn)了許多高表達的基因，同時也發(fā)現(xiàn)了許多新的月中瘤特異性基因，這為月中瘤的治療提供了新的靶標。RyO81等利用該技術(shù)研究HIV-1病毒感染人T細胞株MOLT-4后基因表達模式變化，發(fā)現(xiàn)了53個發(fā)生顯著表達變化的基因，這為艾滋病的研究提供了重要的線索。Fisher等將mRNA差異顯示技術(shù)用于乳腺癌細胞與正常乳腺上皮細胞的對比研究中，發(fā)現(xiàn)周期蛋白D2在癌細胞中表達下降，并且進一步實驗，結(jié)果暗示了周期蛋白D2基因可能是5-氮雜胞甘治療乳腺癌的一個靶基因。

6、Violette110a等用該技術(shù)比較藥物敏感的結(jié)腸癌細胞系HT-29與其耐藥的3個子細胞系的基因表達，發(fā)現(xiàn)ReglV基因在耐藥的月中瘤細胞系中高度表達,而在敏感細胞系中表達水平很低，深入研究ReglV基因的功能有可能發(fā)現(xiàn)新的治療結(jié)腸癌的方法。Uekawa"11等通過抑制性消減雜交技術(shù)研究與老鼠胚胎成纖維細胞衰老相關(guān)的基因，檢測到TARSK因在正常肺中高表達，而在一些肺癌細胞系中表達顯著下降。由此推測TARSK因可能能夠抑制月中瘤發(fā)生。劉海燕【等人通過SSHfc術(shù)發(fā)現(xiàn)了許多與月中瘤血管生成相關(guān)的基因，深入研究這些基因有可能為抗血管形成治療月中瘤提供了有價值的靶標。三、通過定量分析和比

7、較研究在正常和疾病狀態(tài)下蛋白質(zhì)表達譜的改變發(fā)現(xiàn)靶標與基因的表達類似，同一細胞在不同的生理和病理環(huán)境中，其蛋白質(zhì)表達譜也會發(fā)生改變。因此，通過對比研究正常細胞和疾病細胞的蛋白質(zhì)表達譜的變化，來尋找與疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)，這些相關(guān)蛋白經(jīng)研究篩選后可能成為治療某種疾病的新靶點。常用的技術(shù)包括蛋白質(zhì)芯片技術(shù)、二維凝膠電泳技術(shù)、同位素親和標簽技術(shù)、雙向熒光差異凝膠電泳技術(shù)以及它們和質(zhì)譜鑒定的有機結(jié)合。利用蛋白芯片技術(shù)，Senior"31等檢測了來自于健康人和前歹I腺癌患者的血清樣品，在短短的三天內(nèi)發(fā)現(xiàn)了6種潛在的治療前列腺癌的藥物靶標。Freedland1141等發(fā)現(xiàn)中性肽鏈內(nèi)切酶表達量的缺失或減

8、少在前列腺癌的早期階段時常發(fā)生，暗示了CD10可以作為前列腺癌早期治療的新靶標。SchumacherI等應(yīng)用同位素親和標簽技術(shù)研究HSP90抑制劑GA處理ALK-(+)ALC削胞系后蛋白質(zhì)表達譜變化，共識別了176個不同表達的蛋白質(zhì)，在GA處理的細胞中49個蛋白質(zhì)表達上調(diào)1.5倍，70個蛋白質(zhì)表達下調(diào)1.5倍或更多。馬學玲1161等應(yīng)用雙向熒光差異凝膠電泳技術(shù)比較大鼠大腦中動脈閉塞(MCAO)6h病灶側(cè)大腦皮層和正常大鼠相應(yīng)部位蛋白質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)a-微管蛋白表達量在腦缺血組較正常組明顯減少，因此推測缺少微管蛋白將導致腦的結(jié)構(gòu)和功能改變，提示a-微管蛋白有可能成為治療缺血性腦血管病的新靶點。四、以

9、蛋白質(zhì)相互作用為基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)藥物靶標人類許多疾病如癌癥、自身免疫性疾病和病毒性傳染病都是因為蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的錯誤或短缺造成的，因而通過揭示疾病蛋白與其它蛋白的相互作用可以發(fā)現(xiàn)新的藥物靶標。研究蛋白質(zhì)相互作用常用的方法有酵母雙雜交技術(shù)、噬菌體展示技術(shù)、表面等離子共振技術(shù)、用聯(lián)親和純化技術(shù)和雙分子熒光互補技術(shù)。Vasudevari等通過酵母雙雜交技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)了登革病毒中依賴RNA的RNA聚合酶（NS5和病毒旋轉(zhuǎn)酶（NS3粕互作用的區(qū)域，還發(fā)現(xiàn)NS5和新的蛋白質(zhì)細胞核轉(zhuǎn)運體importir-beta之間也發(fā)生相互作用。以它們相互作用的共同區(qū)域作為藥物作用的靶標，能夠通過阻止病毒的復制而治療疾病。

10、黃英【18】等應(yīng)用T7噬菌體展示技術(shù)，以HCV的核心蛋白作為靶分子，對噬菌體人肝細胞cDNA文庫進行篩選。確定了能與HCV核心蛋白相互作用的蛋白為SIP1（Smadirter-actirg-proteir）這為進一步抗HCV感染的預防和治療提供了新的靶位。Guermazi"91等通過SPR技術(shù)證明，系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者低水平的蛋白S（PS,一種抗凝因子）是由于自身免疫機制引起的，揭示了SLE患者血栓形成的機理。王芹I201等將SPR和質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合起來，研究發(fā)現(xiàn)SARS-CoV（蛋白與人胚肺二倍體細胞（2BS和人肺癌細胞系A(chǔ)549中的細胞蛋白26S蛋白酶調(diào)節(jié)亞單位S10b（簡稱p42）相

11、互作用。繼續(xù)深入研究這種相互作用在SARS-CoV感染及SARS-CoV勺發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮的作用，有可能為治療該疾病提供有價值的靶標。五、應(yīng)用RNA干擾技術(shù)特異的抑制細胞中不同基因的表達，通過細胞的表型變化發(fā)現(xiàn)靶標Ngo1等應(yīng)用RNA干擾文庫研究活化和生發(fā)中心的彌漫大B細胞淋巴瘤，發(fā)現(xiàn)在活化的B細胞樣DLBCL中,CARD11是調(diào)節(jié)IkB激酶活性的上游信號分子，這些研究有助于揭示不同于已知致癌基因的新治療靶標。Zhao1221等應(yīng)用RNA干擾文庫識別了53個內(nèi)生的成骨抑制子，這對于骨疾病的治療具有重要的意義。值得注意的是RNA干擾技術(shù)并不是完全的靶特異性，有時也會產(chǎn)生脫靶效應(yīng)，但實踐證明它在靶標

12、發(fā)現(xiàn)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。六、總結(jié)通過上述技術(shù)，人們可以更加方便的發(fā)現(xiàn)藥物的潛在靶標，靶標的發(fā)現(xiàn)無疑是對新藥的研發(fā)起了促進作用。參考文獻：1陳國強，徐婭蓿，郭萌.藥物靶標和創(chuàng)新藥物：機遇與挑戰(zhàn)J.國外醫(yī)學生理、病理科學與臨床分冊，2004,24(3):205.2張永清，黃高升，劉紅娟等.基因芯片研究苦參堿誘導K562細胞基因表達譜變化J.第四軍醫(yī)大學學報，2004,25(6):封2-01.3ChenST,PanTL,TsaiYC,etal.ProteomicsrevealsproteinprofilechangesindoxorubicintreatedMCF-7humanbreastcan

13、cercellsJ.CancerLett,2002,181(1):95.4劉二偉，葛長榮等.生物芯片技術(shù)在中藥新藥開發(fā)中的應(yīng)用前景J.中國獸藥雜志，2006,40(9):45.5 HellerRA,SchenaM,ChaiA,etal.Discoveryandanalysisofinflammatorydisease-relatedgenesusingcDNAmicroarraysJ.ProcNatlAcadSci,1997,94(6):2150.6 KappU,YehWC,PattersonB,etal.Interleukin13issecretedbyandstimulatesthegro

14、wthofHodgkinandReed-Stern-bergcellsJ.JExpMed,1999,189(12):1939.7 YamamotoM,WakatsukiT,HadaA,etal.Useofserialanalysisofgeneexpression(SAGE)technologyJ.JImmunolMethods,2001,250(1-2):45.8 RyoA,SuzukiY,IchiyamaK,etal.SerialanalysisofgeneexpressioninHIV-1-infectedTcelllinesJ.FEBSLett,1999,462(1-2):182.9F

15、ischerH,ChenJ,SkoogL,etal.CyclinD2expressioninfamilialandsporadicbreastcancerJ.OncolRep,2002,9(6):1157.10 VioletteS,FestorE,Pandrea-VasileI.RegIV,Anewmemberoftheregeneratinggenefamily,isoverexpressedincolorectalcarcinomasJ.IntJCancer.2003,03(2):185.11 UekawaN,TerauchiK,NishikimiA,etal.ExpressionofTA

16、RSHgeneinMEFssenescenceanditspotentialimplicationinhumanlungcancerJ.BiochemBiophysResCom-mun,2005,329(3)1031.12劉海燕，胡東，冉宇靚等.抑制消減雜交分離月中瘤血管生成相關(guān)基因J.中國生物化學與分子生物學報,2005,21(1):120.13 SeniorK.FingerprintingdiseasewithproteinchiparraysJ.MolMedToday,1999,5(8):326.14 Freed,SeligsonDB,LiuAY,etal.LossofCD10(neut

17、ralendopeotidase)isafrequentandearlyeventinhumanprostatecancerJ.Prostate,2003,55(1):71.15 Freed,SeligsonDB,LiuAY,etal.Proteome-widechangesinducedbytheHsp90inhibitor,geldanamycininanaplasticlargecelllymphomacellsJ.Proteomics,2007,7(15):2603.16馬學玲，劉亢丁，江新梅等.熒光差異雙向凝膠電泳法篩選大鼠腦缺血相關(guān)蛋白J.中國老年學雜志,2007,27(11):1

18、025.17 VasudevanSG,JohanssonM,BrooksAJ,etal.Characterizationofinter-andintra-molecularinteractionsofthedenguevirusRNAdependentRNApolymeraseaspotentialdrugtargetsJ.Farmaco,2001,56(1-2):33.18黃英，蔡雪飛，張君，黃愛龍用7噬菌體展示技術(shù)篩選HCV核心蛋白的相互作用蛋白J第三軍醫(yī)大學學報,2007,29(10):876.19 GuermaziS,RegnaultV,GorgiY,etal.Furtherevidenceforthepresenceofanti-proteinSautoantibodiesinpatientswithsystemiclupuserythematosusJ.BloodCoagulFibri-nolysis,2000,11(5):491.20王芹，郝永華，關(guān)武祥等.SARS-CoV(蛋白和宿主細胞相互作用的初步研究J.病毒學報,20