藥物篩選
藥物篩選是現代藥物開發流程中檢驗和獲取具有特定生理活性化合物的一個步驟，係指通過規範化的實驗手段從大量化合物或者新化合物中選擇對某一特定作用靶點具有較高活性的化合物的過程。藥物篩選的過程從本質上講就是對化合物進行藥理活性實驗的過程，隨着藥物開發技術的發展，對新化合物的生理活性實驗從早期的驗證性實驗，逐漸轉變為篩選性實驗，即所謂的藥物篩選。作為篩選，需要對不同化合物的生理活性做橫向比較，因此藥物篩選的實驗方案需具有標準化和定量化的特點。隨着組合化學和計算化學的發展，人們開始有能力在短時間內大規模合成和分離多種化合物，因而在現代新藥開發流程中藥物篩選逐漸成為發現先導化合物的主要途徑之一。
篩選模型
[編輯]篩選模型就是在藥物篩選實驗中所應用的藥理實驗模型，由於藥物篩選要求實驗方案有標準化和定量化的特徵，因而在傳統藥理實驗中常見的動物實驗在藥物篩選中較少應用，根據實驗模型的不同，藥物篩選可以分為生化水平的篩選和細胞水平的篩選。
生化水平的藥物篩選用擬開發藥物作用的靶點設計實驗，一般而言這種作用靶點是具有特定生理功能的蛋白質，如酶和受體等，此外一些編碼功能明確的DNA也越來越多地成為藥物作用的靶點。候選化合物與靶點混合後，可以通過酶連免疫、熒光顯色、核磁共振等方法定量測定化合物與靶點的相互作用，從而成為篩選化合物的依據。
細胞水平的藥物篩選是更接近生理條件的一種藥物篩選模型，其模型是擬設計藥物作用的靶細胞，應用細胞培養技術獲取所需細胞，將這些細胞與候選化合物相互作用，通過與生化水平篩選類似的檢測技術測定化合物的作用能力，從而對化合物進行篩選。
生化水平的藥物篩選操作相對簡單，成本較低，但是由於藥物在體內的作用並不僅僅取決於其與靶酶的作用程度，吸收、分佈、代謝、排泄均會對藥物的作用產生極大的影響，僅僅一道薄薄的細胞膜就能夠阻擋住許多候選化合物成為藥物的道路，因而生化水平的藥物篩選不確定因素更多，誤篩率更高。細胞水平的藥物篩選模型更接近生理條件，篩選的準確率更高，但是需要建立細胞模型，操作更複雜，成本更高，數據之間的平行性較差，另外由於技術的限制，有些靶標還不能進行細胞水平的藥物篩選。
高通量篩選
[編輯]高通量篩選最初是伴隨組合化學而產生的一種藥物篩選方式。1990年代末，組合化學的出現改變了人類獲取新化合物的方式，人們可以通過較少的步驟在短時間內同時合成大量化合物，在這樣的背景下高通量篩選的技術應運而生。高通量篩選技術可以在短時間內對大量候選化合物完成篩選，經過近十年的發展，已經成為比較成熟的技術，不僅僅應用於對組合化學庫的化合物篩選，還更多地應用於對現有化合物庫的篩選。目前世界各大藥物生產商都建立有自己的化合物庫和高通量篩選機構，對有潛力形成藥物的化合物進行篦梳式的篩選。
一個高通量藥物篩選體系包括微量和半微量的藥理實驗模型、樣品庫管理系統、自動化的實驗作業系統、高靈敏度檢測系統以及數據採集和處理系統，這些系統的運行保證了篩選體系能夠並行操作搜索大量候選化合物。高通量篩選技術結合了分子生物學、醫學、藥學、計算科學以及自動化技術等學科的知識和先進技術，成為當今藥物開發的主要方式。完整的高通量篩選體系由於高度的整合和自動化，因而又被稱作「藥物篩選機械人系統」
虛擬藥物篩選
[編輯]虛擬藥物篩選是藥物篩選技術發展的另一個方向，由於實體的藥物篩選需要構建大規模的化合物庫，提取或培養大量實驗必須的靶酶或者靶細胞，並且需要複雜的設備支持，因而進行實體的藥物篩選要投入巨額的資金，虛擬藥物篩選是將藥物篩選的過程在計算機上模擬，對化合物可能的活性作出預測，進而對比較有可能成為藥物的化合物進行有針對性的實體體篩選，從而可以極大地減少藥物開發成本。
根據計算原理，虛擬藥物篩選分為基於小分子結構的篩選和基於藥物作用機理的篩選兩類，前者通過對已知具有相同作用機理的化合物進行定量構效關係研究，繪製出藥物的藥效團模型，依照模型對化合物數據庫進行搜索，這種篩選技術本質上是一種數據庫搜索技術；後者主要應用分子對接技術，實施這種篩選需要獲知藥物作用靶標的分子結構，通過分子模擬手段計算化合物庫中的小分子與靶標結合的能力，預測候選化合物的生理活性。
建立合理的藥效團模型、準確測定或預測靶標蛋白質的分子結構、精確和快速地計算候選化合物與靶標相互作用的自由能變化是進行虛擬藥物篩選的關鍵，也是限制虛擬篩選準確性的瓶頸。雖然虛擬篩選的準確性有待提高，但是其快速廉價的特點使之成為發展最為迅速的藥物篩選技術之一。
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- 新藥發現開發技術平台，2007年版，高等教育出版社, ISBN 978-7-04-022039-1
外部連結
[編輯]- 中國國家新藥篩選中心
- 高通量藥物篩選在新藥研究中的作用 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）（PDF文檔）
- 虛擬篩選與新藥發現（PDF文檔）
- 藥物動力學的計算機模擬 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- PYRX知名的電腦篩選軟體 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）