蛋白質(zhì)組學(xué)與新藥開發(fā)課件

1、蛋白質(zhì)組與新藥開發(fā)第1頁，共28頁。一個(gè)新藥從開發(fā)到上市，歷經(jīng)十幾年的時(shí)間，研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)可達(dá)十幾億美元?？梢坏┥鲜校麧檯s相當(dāng)可觀。新藥開發(fā)是周期長，高風(fēng)險(xiǎn)，高投入，高匯報(bào)的產(chǎn)業(yè)。當(dāng)代創(chuàng)新藥物的研究十分激烈，焦點(diǎn)在于篩選新藥，問題的核心是低成本，高效率地篩選出新藥達(dá)到縮短新藥發(fā)現(xiàn)過程的目標(biāo)。第2頁，共28頁。結(jié) 核 病第3頁，共28頁。第4頁，共28頁。結(jié)核病流行全球形勢(shì)嚴(yán)峻第5頁，共28頁。第6頁，共28頁。Nat Rev Microbiol, 2005,3:656第7頁，共28頁。第8頁，共28頁。GyraseATP synthaseR207910第9頁，共28頁。Nat Biotech,

2、2005,23(2):187第10頁，共28頁。核酸作為藥物作用的靶標(biāo)存在的缺陷:由于核酸結(jié)構(gòu)的同源性，作用于DNA的藥物大多選擇性差且毒性大，特別是形成共價(jià)結(jié)合的藥物都有嚴(yán)重的細(xì)胞毒性；大多數(shù)疾病都是表征在蛋白質(zhì)水平上而不是在基因水平，細(xì)胞和組織中mRNA的豐度與蛋白質(zhì)的豐度相關(guān)性不顯著；核酸藥物釋放到組織是一大難題；很多疾病是多基因共同作用的結(jié)果，很難找到關(guān)鍵基因作為作用的靶標(biāo)。第11頁，共28頁。疾病的發(fā)生發(fā)展，藥物的作用大多是在蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行的，因此蛋白質(zhì)組學(xué)克服了蛋白質(zhì)表達(dá)和基因之間的非線性關(guān)系。將蛋白質(zhì)組應(yīng)用于新藥研究，可以通過對(duì)疾病與正常細(xì)胞中的蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)可以成為藥

3、物篩選的作用靶標(biāo)的與一些疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)。新藥與靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)和藥物作用模式研究是藥物蛋白質(zhì)組學(xué)的重要研究內(nèi)容。第12頁，共28頁。第13頁，共28頁。第14頁，共28頁。抗生素耐藥問題以及不斷出現(xiàn)新的微生物的感染性疾病，老的方法顯得束手無策。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以讓人們清楚地了解細(xì)菌內(nèi)哪些蛋白質(zhì)會(huì)在抗生素的作用下發(fā)生改變，以及發(fā)生何種改變。第15頁，共28頁。Science, 2005,307:214Nat Biotech, 2005,23(2):187發(fā)現(xiàn)新藥靶基因，克服菌株耐藥性，縮短結(jié)核病的療程美國強(qiáng)生藥物公司(Johnson&Johnson) 針對(duì)結(jié)核菌本身的ATP合成酶設(shè)計(jì)的一種藥物不僅能

4、夠在低劑量短時(shí)間內(nèi)殺滅對(duì)抗生素敏感/抗性的結(jié)核菌株, 而且能夠大大縮短結(jié)核病的療程。該酶基因與人沒有同源性且與其它細(xì)菌同源性也很有限，因此是一個(gè)安全的藥物。第16頁，共28頁。靶鑒定靶確認(rèn)先導(dǎo)化合物的鑒定先導(dǎo)化合物的優(yōu)化毒理學(xué)動(dòng)物模型臨床試驗(yàn)新藥出世新藥開發(fā)流程圖第17頁，共28頁。蛋白質(zhì)組學(xué)在確定藥物靶標(biāo)中的作用比較蛋白組學(xué)：確定疾病期表達(dá)的特異性蛋白（生物標(biāo)記物）。感染前后宿主和病理組織。MT:2D顯示96個(gè)差一點(diǎn)；56個(gè)結(jié)核桿菌特異蛋白；32個(gè)正作為新疫苗的作用靶點(diǎn)來研究。免疫組：蛋白質(zhì)組的分枝；第18頁，共28頁。蛋白質(zhì)組學(xué)用于先導(dǎo)化合物的發(fā)展提供高通量鑒定和優(yōu)化先導(dǎo)化合物。蛋白質(zhì)和蛋

5、白質(zhì)互作的鑒定可通過體內(nèi)生理反應(yīng)，即活性干擾篩選先導(dǎo)化合物。功能性蛋白質(zhì)芯片：鑒定可阻止蛋白質(zhì)正常結(jié)合的分子；酵母雙雜交系統(tǒng)：體內(nèi)測定蛋白質(zhì)相互作用的干擾。結(jié)構(gòu)蛋白組學(xué)：計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)流感的Relenza;HIV感染的藥物；第19頁，共28頁。蛋白質(zhì)組學(xué)與臨床研究進(jìn)展提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)：藥物和代謝副產(chǎn)物與非靶蛋白之間的出乎意外的相互作用，可以通過毒性生物標(biāo)記進(jìn)行檢測。研究因藥物反應(yīng)而發(fā)生變化的蛋白質(zhì)圖譜，提供藥物活性、代謝和藥物作用網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)芯片：5-氮雜胞苷對(duì)白血病治療前和后的細(xì)胞蛋白質(zhì)組研究。表達(dá)蛋白質(zhì)組；蛋白質(zhì)相互作用圖譜：精確定位蛋白質(zhì)相互作用的網(wǎng)絡(luò)中心和沉余的途徑。第20頁，共

6、28頁。 在藥物研究與開發(fā)中，疾病靶標(biāo)有兩個(gè)含義：即靶基因和靶蛋白。 通常首先需要了解影響某一疾病的基因（整個(gè)代謝途徑上的基因），其中一個(gè)或一系列基因就稱為靶基因。 靶基因確定之后，就有可能針對(duì)與此疾病相關(guān)的某一個(gè)基因產(chǎn)物-蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)藥物。這種蛋白質(zhì)就稱為靶蛋白。第21頁，共28頁。膜蛋白或跨膜蛋白；感染宿主后誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)的蛋白；分泌蛋白；在宿主體內(nèi)釋放并能與宿主蛋白相互作用的蛋白。用蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定可能的候選蛋白：第22頁，共28頁。進(jìn)入宿主；在宿主內(nèi)獲得生長繁殖必須的營養(yǎng)；抵御宿主對(duì)其反應(yīng)；攻擊宿主；侵染宿主并擴(kuò)散。有機(jī)體的致病性依賴于其具備以下能力第23頁，共28頁。重要活性位點(diǎn)殘基；已知的配體和決定他們?nèi)绾闻c蛋白質(zhì)相互作用的因素；結(jié)合在活性位點(diǎn)的金屬離子和水分子；蛋白質(zhì)的柔性利用上述幾個(gè)信息，提高親和力，選擇性，降低代謝障礙?；诮Y(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)第24頁，共28頁。實(shí)例1：一個(gè)沒有任何配體的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（從頭配體設(shè)計(jì)）鑒定活性位點(diǎn)；活性位點(diǎn)的氨基酸選為蛋白質(zhì)-配體作用合格的搭檔。軟件包（SPROUT,Leap-Frog,LUDI)；演化出配體。高通量對(duì)接：鑒定有希望的起始結(jié)構(gòu)；分子改造。第25頁，共28頁。實(shí)例2：包含天然配體的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)源性的激動(dòng)劑來設(shè)計(jì)拮抗劑；了解催化機(jī)制，設(shè)計(jì)抑制劑。比如：蛋白酶，氨基基團(tuán)改變?yōu)榛瘜W(xué)惰性基團(tuán)（N-甲基氨基）第26頁，共28頁。實(shí)例3：