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1、第十三章 新藥設(shè)計(jì)與開發(fā)徐文方教授半個(gè)世紀(jì)之前,人們對(duì)在細(xì)胞水平和分子水平上的生命現(xiàn)象了解甚少,尋找新藥的方法多是基于經(jīng)驗(yàn)和嘗試,主要是通過大量化合物的篩選與偶然發(fā)現(xiàn)??窟@種方法發(fā)現(xiàn)了大批治療藥物。但它的不可預(yù)見性和盲目性,人力和物力的巨大消耗,發(fā)現(xiàn)新藥的成功率越來越低,促使人們發(fā)展具有較高預(yù)測(cè)性的更合理的研究方法。發(fā)現(xiàn)新藥的途徑…隨著生命科學(xué)的相關(guān)學(xué)科在上世紀(jì)后半期的迅速發(fā)展,定量構(gòu)效關(guān)系、合理藥物設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)、組合化學(xué)、高通量篩選等新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn),基因技術(shù)被應(yīng)用到新藥的研究之中,新藥設(shè)計(jì)
2、學(xué)也應(yīng)運(yùn)而生。近十年來,新藥設(shè)計(jì)與開發(fā)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,優(yōu)良的新藥不斷問世,為世界制藥工業(yè)帶來了勃勃生機(jī)。新藥設(shè)計(jì)新技術(shù)…第一節(jié) 藥物作用的生物學(xué)基礎(chǔ)徐文方教授13章 新藥設(shè)計(jì)與開發(fā)根據(jù)藥物在分子水平上的作用方式,可把藥物分成兩種類型,即非特異性結(jié)構(gòu)藥物(StructurallyNonspecificDrug)和特異性結(jié)構(gòu)藥物(StructurallySpecificDrug)。非特異性結(jié)構(gòu)藥物的藥理作用與化學(xué)結(jié)構(gòu)類型的關(guān)系較少,主要受藥物的理化性質(zhì)的影響。如全身麻醉藥(氣體、低分子量的鹵烴、醇、醚、烯烴等)
3、,其作用主要受藥物的脂水(氣)分配系數(shù)的影響。特異性結(jié)構(gòu)藥物發(fā)揮藥效的本質(zhì)是藥物小分子與受體生物大分子的有效結(jié)合,這包括二者在立體空間上互補(bǔ);在電荷分布上相匹配,通過各種鍵力的作用使二者相互結(jié)合,進(jìn)而引起受體生物大分子構(gòu)象的改變,觸發(fā)機(jī)體微環(huán)境產(chǎn)生與藥效有關(guān)的一系列生物化學(xué)反應(yīng)。一、藥物作用的生物靶點(diǎn)能夠與藥物分子結(jié)合并產(chǎn)生藥理效應(yīng)的生物大分子現(xiàn)通稱為藥物作用的生物靶點(diǎn)。這些靶點(diǎn)的種類主要有受體、酶、離子通道和核酸,存在于機(jī)體靶器官細(xì)胞膜上或細(xì)胞漿內(nèi)。就目前上市的藥物來說,以受體為作用靶點(diǎn)的藥物約占52%;以酶
4、為作用靶點(diǎn)的藥物約占22%;以離子通道為作用靶點(diǎn)的藥物約占6%;以核酸為作用靶點(diǎn)的藥物約占3%;其余17%藥物的作用靶點(diǎn)尚不清楚。1.以受體為靶點(diǎn)藥物與受體結(jié)合才能產(chǎn)生藥效。理想的藥物必須具有高度的選擇性和特異性。選擇性要求藥物對(duì)某種病理狀態(tài)產(chǎn)生穩(wěn)定的功效。特異性是指藥物對(duì)疾病的某一生理、生化過程有特定的作用,此即要求藥物僅與疾病治療相關(guān)聯(lián)的受體或受體亞型產(chǎn)生結(jié)合?,F(xiàn)已有幾百種作用于受體的新藥問世,其中絕大多數(shù)是GPCR的激動(dòng)劑或拮抗劑。例如,治療高血壓的血管緊張素II受體拮抗劑洛沙坦、依普沙坦,中樞鎮(zhèn)痛的阿片
5、受體激動(dòng)劑丁丙諾啡、布托啡諾,a-受體激動(dòng)劑阿芬他尼等。近年來,受體的亞型及新受體不斷被發(fā)現(xiàn)和克隆表達(dá),有關(guān)它們的生化、生理、藥理性質(zhì)也相繼被闡明,為新藥的設(shè)計(jì)和研究提供了更準(zhǔn)確的靶點(diǎn)和理論基礎(chǔ)和降低藥物毒副作用作出了很大的貢獻(xiàn)。現(xiàn)已知道,腎上腺能受體有a1、a2、bl、b2、b3亞型,多巴胺受體有Dl、D2、D3、D4、D5亞型,阿片受體有m、k、s、d、e亞型等。孤兒受體(orphanreceptor)是近年來提出的一種新概念,是指其編碼基因與某一類受體家族成員的編碼有同源性,但目前在體內(nèi)還沒有發(fā)現(xiàn)其相應(yīng)的
6、配基。孤兒受體的發(fā)現(xiàn)以及應(yīng)用逆向分子藥理學(xué)(reversemolecularpharmacology)建立孤兒受體篩選新藥的模型,為新藥開發(fā)提供了更多的有效手段。2.以酶為靶點(diǎn):由于酶催化生成或滅活一些生理反應(yīng)的介質(zhì)和調(diào)控劑,因此,酶構(gòu)成了一類重要的藥物作用靶點(diǎn)。酶抑制劑通過抑制某些代謝過程,降低酶促反應(yīng)產(chǎn)物的濃度而發(fā)揮其藥理作用。理想的酶抑制劑藥物,應(yīng)該對(duì)靶酶有高度親和力和特異性。近年來,基于細(xì)胞代謝理論的指導(dǎo),合理設(shè)計(jì)的酶抑制劑類藥物發(fā)展較快,目前世界上銷售量最大的20個(gè)藥物中有近一半為酶抑制劑類藥物。近年
7、來,酶抑制劑研究比較活躍的領(lǐng)域有:降壓藥的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制劑,腎素抑制劑,調(diào)血脂藥HMG-CoA還原酶抑制劑非甾體抗炎藥物中的環(huán)氧化酶-2(COX-2)抑制劑,抗腫瘤藥物中的芳構(gòu)化酶抑制劑抗前列腺增生治療藥中的5a-還原酶抑制劑等一氧化氮(NO)作為生物體內(nèi)的重要信使分子和效應(yīng)分子,在心血管、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)方面具有重要的生理功能。但過量產(chǎn)生或釋放時(shí)能介導(dǎo)多種疾病的發(fā)生和發(fā)展。一氧化氮合成酶(NOS)抑制劑可阻止NO過量生成。NO以及有關(guān)的NOS抑制劑的研究已成為近年來生物醫(yī)學(xué)和藥學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之
8、一。3.以離子通道為靶點(diǎn):帶電荷的離子由離子通道出入細(xì)胞,不斷運(yùn)動(dòng)、傳輸信息,構(gòu)成了生命過程的重要組成部分,保持著生物體中細(xì)胞與細(xì)胞間的有效聯(lián)系。離子通道的阻滯劑和激活劑調(diào)節(jié)離子進(jìn)出細(xì)胞的量,進(jìn)而調(diào)節(jié)相應(yīng)的生理功能,可用于疾病的治療。K+,Cl-ChannelcurrentsPumpExchangerK+Ca2+Na+Na+Ca2+100msOutside0mVNa+insideMem