药物设计的基本原理和方法课件.ppt
《药物设计的基本原理和方法课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《药物设计的基本原理和方法课件.ppt(119页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于药物设计的基本原理关于药物设计的基本原理和方法和方法现在学习的是第1页,共119页新药创制新药创制安全性安全性有效性有效性有效性有效性稳定性稳定性可控性可控性可控性可控性药物分子设计是新药创制是新药创制主要途径和手段主要途径和手段化学结构是创制新药的创制新药的起始点、主要点起始点、主要点引言引言(IntroductionIntroduction)设计和发现新药为创制新药提供基础研究是药物化设计和发现新药为创制新药提供基础研究是药物化学的根本任务学的根本任务现在学习的是第2页,共119页药物分子设计药物分子设计(Molecular drug designMolecular drug desi
2、gn)l药物分子设计是指通过科学的构思和理论的规划,构建具有预期药理活性的新化学实体(new chemistry entities,NCE)的分子操作。现在学习的是第3页,共119页新药分子设计的四要素新药分子设计的四要素 l(一)药物作用靶点的确定l(二)活性评价系统的建立l(三)先导化合物的发现l(四)先导化合物的优化 药物化学内容药物化学内容药理学范畴药理学范畴现在学习的是第4页,共119页17 MARCH 2000 VOL 287 SCIENCE,1960治疗药物的作用靶点治疗药物的作用靶点治疗药物的作用靶点总数治疗药物的作用靶点总数483483现在学习的是第5页,共119页药 物 靶
3、 点l据估计人类基因组计划为我们提供了大量潜在据估计人类基因组计划为我们提供了大量潜在的的蛋白质药物靶标,其中至少有蛋白质药物靶标,其中至少有1万个万个可以作可以作为寻找新药的靶标。为寻找新药的靶标。现在学习的是第6页,共119页 当导致疾病的病理过程中由某当导致疾病的病理过程中由某个环节或靶点被抑制或切断,即达到个环节或靶点被抑制或切断,即达到治疗的目的。所以靶点的选择是新药治疗的目的。所以靶点的选择是新药的起点。但如何利用分子生物学来发的起点。但如何利用分子生物学来发现诸如酶和受体等新靶点,就显得十现诸如酶和受体等新靶点,就显得十分重要。分重要。现在学习的是第7页,共119页药物设计方法l
4、以受体为靶点,可分别设计受体的激动剂和以受体为靶点,可分别设计受体的激动剂和拮抗剂拮抗剂l以酶为靶点,设计酶抑制剂以酶为靶点,设计酶抑制剂l以离子通道为靶点,则可分别设计钠、钾和以离子通道为靶点,则可分别设计钠、钾和钙离子通道的激活剂(开放剂)或阻断剂钙离子通道的激活剂(开放剂)或阻断剂(拮抗剂)。(拮抗剂)。p16现在学习的是第8页,共119页药物设计的两个阶段(p16)l先导化合物的发现(先导化合物的发现(lead discovery)l先导化合物的优化(先导化合物的优化(lead optimization)先先导导化化合合物物(lead compound)简简称称先先导导物物,又又称称原
5、原型型物物,是是通通过过各各种种途途径径得得到到的的具具有有一一定定生理活性的化学物质。生理活性的化学物质。现在学习的是第9页,共119页先导化合物(Lead Compounds)l lThe lead compound is a prototype compound that has the The lead compound is a prototype compound that has the desired biological or pharmacological activity,but may desired biological or pharmacological acti
6、vity,but may have many other undesirable characteristics,for example,have many other undesirable characteristics,for example,high toxicity,other biological activities,insolubility,or high toxicity,other biological activities,insolubility,or metabolism problems.metabolism problems.l lThe structure of
7、 the lead compound is then modified by The structure of the lead compound is then modified by synthesis to amplify the desired activity and to minimize synthesis to amplify the desired activity and to minimize or eliminate the unwanted properties.or eliminate the unwanted properties.现在学习的是第10页,共119页
8、l由由于于先先导导化化合合物物存存在在着着某某些些缺缺陷陷,如如活活性性不不够够高高,化化学学结结构构不不稳稳定定,毒毒性性较较大大,选选择择性性不不好好,药药代代动动力力学学性性质质不不合合理理等等等等,需需要要对对其其进进行行化化学学修修饰饰,进进一一步步优优化化使使之之发发展展为为高高效效低低毒毒的的理理想药物,这一过程称为想药物,这一过程称为先导化合物的优化先导化合物的优化。现在学习的是第11页,共119页药物分子设计的策略基础药物分子设计的策略基础l药物分子的多样性l药物分子的互补性l药物分子的相似性现在学习的是第12页,共119页第一节第一节 分子的多样性先导化合物的发分子的多样性
9、先导化合物的发现现现在学习的是第13页,共119页一、从天然药物的活性成分中获得(From Active Component of Natural Resources)1.植植物物来来源源 青青蒿蒿素素:来来自自于于中中药药黄黄花花蒿蒿,以以此此为先导物,发现蒿甲醚、青蒿琥酯等;为先导物,发现蒿甲醚、青蒿琥酯等;紫杉醇:来自于红豆杉树皮,以此为先导紫杉醇:来自于红豆杉树皮,以此为先导 物,发现多西他赛等。物,发现多西他赛等。现在学习的是第14页,共119页青蒿素系列现在学习的是第15页,共119页2.微生物来源微生物来源 美伐他汀和洛伐他汀,来源于青霉菌属、红美伐他汀和洛伐他汀,来源于青霉菌属
10、、红 曲霉菌和土曲霉菌,羟甲戊二酰辅酶曲霉菌和土曲霉菌,羟甲戊二酰辅酶A还原还原 酶酶抑抑制制剂剂的的Lead Compound。后后开开发发了了人人工工合合成成的的阿托伐他汀(阿托伐他汀(No.1)现在学习的是第16页,共119页3.动物来源动物来源 九肽替普罗肽(九肽替普罗肽(Teprotide,谷谷-色色-脯脯-精精-脯脯-谷谷-亮亮-脯脯-脯):来源于巴西毒蛇,以此为先导物,发现了血管脯):来源于巴西毒蛇,以此为先导物,发现了血管紧张素转化酶紧张素转化酶ACE抑制剂卡托普利,开创了一类新抑制剂卡托普利,开创了一类新的影响重大的抗高血压药物。的影响重大的抗高血压药物。现在学习的是第17页
11、,共119页4.海洋生物来源海洋生物来源 海海葵葵毒毒素素:来来自自于于海海葵葵,为为肽肽类类毒毒素素,具具有有强强心作用,以此为先导物,得到一些重组蛋白。心作用,以此为先导物,得到一些重组蛋白。现在学习的是第18页,共119页二、组合化学二、组合化学l组合化学是近十年发展起来的化学合成的新方法,是药物化学的一个重要组成部分。l组合化学是基于一系列组建模块(building block),可能发生不同的组合方式,从而可快速合成数目巨大的化学实体,构建化合物库,配合高通量筛选(high throughput screening,HTS),在同一时间内合成数目众多、用于生物评价的群集分子,如肽类、
12、寡核苷酸和非聚合型的有机化学分子。现在学习的是第19页,共119页经典合成法和组合化学法比较经典合成法和组合化学法比较现在学习的是第20页,共119页组建模块与形成化合物数量间的关系组建模块与形成化合物数量间的关系l以代数级数增加组建模块的数目,所生成的化合物数虽则成几何级数的增加。一个分子中连接的模块数模块总数为10个模块总数为100个3103106410410851051010现在学习的是第21页,共119页组合化学和高通量筛选组合化学和高通量筛选现在学习的是第22页,共119页三、通过随机机遇发现(From Accidentally discover)1、1929年青霉素的发现年青霉素的
13、发现2 2、异丙肾上腺素:、异丙肾上腺素:-受体激动剂,结构改造,发现受体激动剂,结构改造,发现-受体阻断剂受体阻断剂-普萘洛尔,普萘洛尔,现在学习的是第23页,共119页四、从药物代谢产物中发现(From Metabolites)l药物在体内经过生物转化后,有些药物代谢产物药物在体内经过生物转化后,有些药物代谢产物降低或失去了活性,称为降低或失去了活性,称为代谢失活代谢失活;有些药物的代;有些药物的代谢产物正好相反,可能使活性升高,称为谢产物正好相反,可能使活性升高,称为代谢活化代谢活化。代谢活化得到的药物代谢产物,可直接作为药物代谢活化得到的药物代谢产物,可直接作为药物使用,也可作为先导化
14、合物,进行进一步的结构使用,也可作为先导化合物,进行进一步的结构修饰和优化。修饰和优化。现在学习的是第24页,共119页l例如百浪多息例如百浪多息磺胺,再以磺胺为先导物开发了大量的磺磺胺,再以磺胺为先导物开发了大量的磺胺类药物。胺类药物。现在学习的是第25页,共119页从代谢产物开发的新药从代谢产物开发的新药:(1)非索那定)非索那定(2)诺阿司咪唑)诺阿司咪唑(3)地氯雷他定)地氯雷他定现在学习的是第26页,共119页五、从临床药物的副作用或者老药新用中发(From Side-Effect or New Purpose of Medicine)l异烟肼异烟肼:抗结核药物抗结核药物,服用后情绪
15、高涨服用后情绪高涨抑制单胺抑制单胺氧化酶氧化酶抗抑郁抗抑郁先导物先导物结构优化结构优化异烟肼类异烟肼类抗抑郁药抗抑郁药现在学习的是第27页,共119页l又如:又如:(1)异丙嗪异丙嗪是抗过敏药,但有严重的镇静和是抗过敏药,但有严重的镇静和 安定作用,安定作用,SAR研究,发现了抗精神病研究,发现了抗精神病 药物药物氯丙嗪氯丙嗪。(2)西地那非西地那非-一种磷酸二酯酶抑制剂类药物。最初作为一种磷酸二酯酶抑制剂类药物。最初作为心血管疾病药物投入临床,后来发现它的副作用大于治心血管疾病药物投入临床,后来发现它的副作用大于治疗作用,于是决定终止临床试验、收回药品。结果,不疗作用,于是决定终止临床试验、
16、收回药品。结果,不少试用者拒绝交回,少试用者拒绝交回,现在学习的是第28页,共119页六、从药物合成的中间体中发现(From Synthetic Intermediates)l一些药物合成的中间体,由于与目的化合物一些药物合成的中间体,由于与目的化合物结构上有相似性,经过筛选也可发现先导化结构上有相似性,经过筛选也可发现先导化合物。合物。l阿糖胞苷阿糖胞苷 环胞苷环胞苷(中间体中间体)现在学习的是第29页,共119页l安西他滨安西他滨(环胞苷)是阿糖胞苷的中间体,后发(环胞苷)是阿糖胞苷的中间体,后发现安西他滨不仅具有抗肿瘤作用,且副作用轻,现安西他滨不仅具有抗肿瘤作用,且副作用轻,体内代谢比
17、阿糖胞苷慢,故作用时间长,治疗各体内代谢比阿糖胞苷慢,故作用时间长,治疗各种白血病。种白血病。现在学习的是第30页,共119页第二节第二节 分子的互补性先导化合物的发分子的互补性先导化合物的发现现又称:又称:基于结构的药物设计基于结构的药物设计一、分子识别l配体与受体相互作用的本质是分子识别。l分子识别是由于两个分子的多个特定的原子或基团性质的互补性和空间的适配所驱动的,这种特异性的本质是双方的互补性。l药物与受体的分子识别和相互作用,大都形成非共价键作用,与维持机体的生物大分子的空间结构的键合力在本质上是相似的(氢键、静电引力和疏水作用)。l药物和受体分子构象变化,诱导契合。现在学习的是第3
18、1页,共119页二、基于受体结构的药物分子设计二、基于受体结构的药物分子设计l确定并了解受体分子的三维结构,特别是受体与配体分子形成的复合物的三维结构,是基于受体结构的分子设计的前提。l受体蛋白的空间结构可用X-线晶体衍射方法、核磁共振方法、同源蛋白法以及计算化学与分子图形学结合。现在学习的是第32页,共119页卡托普利卡托普利(CaptoprilCaptopril)血管紧张素转化酶抑制剂现在学习的是第33页,共119页三、反义寡核苷酸三、反义寡核苷酸l基于DNA或信使RNA(mRNA)的结构,设计寡核苷酸是药物分子设计的一种方法。lDNA双螺旋的互补性结合是通过核酸A与T、G与C之间的氢键所
19、维持。现在学习的是第34页,共119页DNA的两个重要的功能的两个重要的功能DNAmRNA细胞分裂蛋白质DNA复制复制转录转录翻译翻译现在学习的是第35页,共119页反义寡核苷酸与反义寡核苷酸与mRNA结合的模式图结合的模式图AGATCCATCTAGGT现在学习的是第36页,共119页反义寡核苷酸反义寡核苷酸l反义寡核苷酸指基于DNA或mRNA的结构,根据核酸之间碱基互补原理,设计能与DNA或者mRNA发生特异性结合的互补链,分别阻断核酸的转录和翻译功能,从而阻断与病理过程有关的核酸或蛋白质(酶或受体)的生物合成。l许多疾病的原因是基因组的缺陷或在基因转录或翻译过程中的失常,迄今为止研究的比较
20、清楚的是癌症和病毒性疾病。现在学习的是第37页,共119页反义寡核苷酸作为药物应满足条件反义寡核苷酸作为药物应满足条件l容易合成并可大量制备;l在体内稳定,能够耐受核酸酶对它的磷酸二酯键的水解;l能够进入并停留在靶组织处;l能够穿越细胞膜;l能够与靶细胞内核酸发生作用,但不与其它生物大分子反应。现在学习的是第38页,共119页反义核苷酸分子结构的要求反义核苷酸分子结构的要求l反义寡核苷酸要有一定的长度,链长一般1520碱基。增加核苷酸数会通过选择性,因而降低毒副作用,但超过25个碱基的寡核苷酸难以透过细胞膜,不宜作为反义寡核苷酸。l由于寡核苷酸的磷酸二酯键很容易被核酸酶水解,可把反义寡核苷酸制
21、成核苷酸模拟物,包括改变磷酸二酯、脱氧核糖、碱基和末端的结合物。现在学习的是第39页,共119页设计反义寡核苷酸的修饰位点设计反义寡核苷酸的修饰位点现在学习的是第40页,共119页硫代寡核苷酸硫代寡核苷酸l5GCCCAAGCTGGCATCCGCA-3 10 20 抗炎药l5TTGCTTCCATCTTCCTCGTC-3 10 20 抗艾滋病药阿福韦生现在学习的是第41页,共119页四、通过计算机辅助药物筛选寻找(By Virtual Screening)利用计算机对虚拟化合物库进行筛选有可能发现先导化利用计算机对虚拟化合物库进行筛选有可能发现先导化合物。包括:合物。包括:(1)类药筛选)类药筛选
22、 类药五规则(类药五规则(Role of five,Lipinski规则规则)是指如果一)是指如果一个化合物违背了下列规则中的任意两条就很难被生物体吸收:个化合物违背了下列规则中的任意两条就很难被生物体吸收:分子量在分子量在500以下,分配系数以下,分配系数ClogP值小于值小于5,氢键的给体,氢键的给体不超过不超过5个,氢键的接受体不超过个,氢键的接受体不超过10个。个。现在学习的是第42页,共119页(2)ADMET(吸收吸收-分布分布-代谢代谢-排泄排泄-毒性毒性)(3)毒性筛选)毒性筛选(4)结构新颖性筛选)结构新颖性筛选(5)与受体对接的研究)与受体对接的研究现在学习的是第43页,共
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 药物 设计 基本原理 方法 课件
限制150内