细胞基本功能与药物作用靶点优秀PPT.ppt

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1、细胞的基本功能与细胞的基本功能与药物作用靶药物作用靶点点邓小波邓小波 20092721019济南高校医学与生命科学学院济南高校医学与生命科学学院制药工程制药工程 0902班班759266296qq 内容内容一.前言（细胞基本功能简述）二.我国药物行业存在的问题简介二.药物靶,靶点或靶标三.药物靶标的发觉四.基于靶标的药物设计五.靶点药物开发概况六.基于靶标的自然药物七.多靶点药物的开发八.重要疾病的靶点药物细胞功能细胞的基本功能细胞的基本功能细胞的基本功能细胞的基本功能细胞膜结构及物质转运功能细胞膜结构及物质转运功能细胞的跨膜信号转导功能细胞的跨膜信号转导功能细胞的生物电细胞的生物电骨骼肌细胞

2、的收缩功能骨骼肌细胞的收缩功能 细胞膜结构及物质转运功能 第一节第一节 细胞的物质细胞的物质转运功能转运功能-1-1一一.细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构 二二.细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能 细胞的跨膜信号转导功能 第一节第一节 跨跨膜信号膜信号一一.通道蛋白完成的跨膜信号转导通道蛋白完成的跨膜信号转导 二二.受体受体-G-G蛋白蛋白-其次信使组成的跨膜信号转导其次信使组成的跨膜信号转导 细胞的生物电 第三节第三节 细胞生物电细胞生物电一一.概述概述 二二.静息电位（静息电位（Rp Rp）三三.动作电位（动作电位（Ap Ap）四四.局部兴奋局部兴奋 骨骼肌细胞的

3、收缩功能 第一节第一节 骨骼肌骨骼肌的收缩的收缩一一.神经神经-肌肉（肌肉（N-MN-M）接头处兴奋传递）接头处兴奋传递 二二.骨骼肌的兴奋收缩耦连骨骼肌的兴奋收缩耦连 三三.骨骼肌收缩的分子机制骨骼肌收缩的分子机制四四.骨骼肌收缩的机械变更骨骼肌收缩的机械变更 五。骨骼肌收缩形式五。骨骼肌收缩形式 我国药物探讨与开发我国药物探讨与开发生命科学各领域中最薄弱,最落后,面临危机西药：到目前为止只有开发了半个(青蒿素)或一个半自主药物中医药：最古老，也最落后缺乏系统的药物探讨与开发体系急功近利,投机取巧,夸大吹嘘等成风,”研发”了大量无用新药,无用新药批文中国工程院医药卫生学部院士秦伯益:“国家投

4、入大幅度增长、新药苗头不断涌现,可成果寥寥无几,有国际影响的创新药一个都没有。”49年以来,我国自主研发、有国际影响的“新药”仅两个,50年头合成的二巯基丁二酸钠和60年头开发的青蒿素。60年头至今,无一原创药诞生。我国每年都有上百新药被注册,而美国、英国一年难出几例新药 我国药物创新和我国药物创新和研发研发存在的问题存在的问题1研发经费不足。全国药物研发总投入少于美国的辉瑞公司。2技术水平有限,研发团队建设不力。药物行业是技术密集型行业。没有几个企业真正投入技术力气研发新药,无研发部门或研发部门转行。国外药企研发人员占从业员30%,我国不到4%,且大多从事技术型改造。3主流研发机构与药企合作

5、不成熟。探讨机构重文章,企业重市场。4.宏观政策影响大,缺乏总体规划,高税收和逐年降价使企业面临停产。5.学问产权问题日益突出。外国药企纷纷加大在中国的学问产权爱护。在国外上市的新药中几乎不行能有新药供国内药企仿制。美国、日本、欧盟批准的新药在化合物专利、制备工艺专利、适应症专利、用法用量专利都获得相应的爱护。我国药品我国药品市场市场现状及存在的问题现状及存在的问题 我国医药业年均增长17%,在36个行业中排第18-20位,总值占GDP的3.2%.1）制售假劣药行为屡禁不止。生产和销售假劣药的范围和规模不断扩大。2）药品虚假广告遮天蔽日。夸大疗效被药企奉为营销宝典,违法率达95%。3）药品购销

6、不规范,商业贿赂严峻,回扣风行。行贿受贿已是公开的隐私。药品在流通过程中价格翻十几倍,造成药价过高。研发好药不如搞定几家医院!4）无证经营和超范围经营,买卖、出租、出借许可证等屡禁不止。5）零售药店和生产企业不规范。80%以上购药者会向药店销售员询问,大多数最终接受其看法选药。但药店销售人员70%以上未经正规医药学问培训。销售员为“厂家提成”而向顾客举荐高价药。一些药企取得GMP等认证后,为节约成本和快速获利而降低生产条件和管理。药物探讨与开发是我国药物探讨与开发是我国最有发展潜力的行业之一最有发展潜力的行业之一药物开发途径的变更药物开发途径的变更传统的药物筛选途径传统的药物筛选途径化合物化合

7、物 组织组织,细胞细胞,动物动物 分子分子(作用靶作用靶)人体人体现代药物筛选途径现代药物筛选途径分子分子(作用靶作用靶)化合物化合物 细胞细胞,组织组织,动物动物,人体人体靶点药物与靶向治疗靶点药物与靶向治疗手术靶向给药手术靶向给药:穿刺给药,手术局部给药,脏器动脉/血管给药,靶点靶点/标药物标药物(主动靶向主动靶向)靶向给药靶向给药(被动靶向被动靶向)局部给药局部给药:膏药,局部用散剂,眼膏,眼药水,宫内给药,栓剂,肠溶剂,长效缓释剂或前体药物长效缓释剂或前体药物:微球,微囊,脂质体,磁性微球,细胞载体,药物-大分子/配体/单克隆抗体结合物我国探讨我国探讨:脂质体脂质体,药物药物-糖蛋白糖

8、蛋白/单克隆抗体结合物单克隆抗体结合物,蛋白质等蛋白质等各种自然与合成物相结合物的微球各种自然与合成物相结合物的微球,肝肝/脑靶向前体药等脑靶向前体药等存在的问题存在的问题:工艺困难工艺困难,载药量少载药量少,稳定性差稳定性差,制剂制剂,体内代谢体内代谢,评价与标准评价与标准,体内生理作用等体内生理作用等.大量生产尚有不少问题大量生产尚有不少问题.药物与病变细胞特定部位或特定分子结合来实现药物的作用。大多是与特定细胞或蛋白有特异反应的分子或分子基团,如抗体、单抗、蛋白受体、激素类等。二二.药靶药靶 (Drug Targets)1 药靶的定义:存在于组织细胞内,与疾病发生有因果关系或参与疾病发展

9、,与药物相互作用,并可通过药物对其进行调整而实现治疗目的的特定生物分子2 药靶的条件:与疾病相关,有适当的化学特性和亲和力结合小分子物,在病变细胞或组织中表达,在细胞培育体系中可通过调整靶标活性产生特定效应,在动物模型中再现,药物在人体内有效。3.药靶的化学成分:绝大多数(98%以上)为蛋白质。50%以上属G蛋白耦联受体,丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸蛋白激酶,锌金属肽酶,丝氨酸蛋白酶,核激素受体及磷酸二酯酶等6个家族。4.药靶的意义:药物发觉从依靠动物筛选渐渐转变到“一病一靶”。是高通量药物筛选及其模型建立的基础.5.最成的例:胆固醇合成抑制剂 HMG(3-羟基-3甲基戊二酸单酰)辅酶A还原酶为靶点

10、的选择性抑制剂,已有系列他汀类降脂药物,全球销售量最大药,最有效降胆固醇药.三三.药靶的发觉药靶的发觉 靶点的发觉主要通过基因,蛋白质和药物三个方面.1.基因水平上的靶点发觉 1)人类遗传学,生物信息学,表达图谱,代谢途径分析,基因芯片,mRNA差异显示,消减杂交等,结合表型变更发觉大量候选靶标.(重要和关键基因)2)宿主和病原菌或正常细胞与病理细胞之间的基因差异表达和基因序列分析,找出疾病相关基因.3)疾病相关基因(靶基因)功能分析,包括基因敲除,过量表达,RNA 干扰,反义mRNA 和核酶抑制及计算机模拟基因产物结构和功能分析,确认药物靶点.2.2.以蛋白质组学为基础发觉药物靶标以蛋白质组

11、学为基础发觉药物靶标人体内可能的药靶约人体内可能的药靶约300030001500015000个个,目前发觉的目前发觉的不到不到500500个个,多数药靶是蛋白质多数药靶是蛋白质,如酶、受体、激素。如酶、受体、激素。1)1)差异蛋白质差异蛋白质:差异蛋白组学法比较疾病和正常状态蛋白表达差异差异蛋白组学法比较疾病和正常状态蛋白表达差异,找可能药靶找可能药靶.常用技术常用技术:蛋白质芯片蛋白质芯片,二维凝胶电泳二维凝胶电泳,同位素亲和标签同位素亲和标签,双向荧光差异凝胶电泳双向荧光差异凝胶电泳等技术及它们和质谱鉴定的结合。等技术及它们和质谱鉴定的结合。应用较多的应用较多的:二维凝胶电泳和质谱分析。二

12、维凝胶电泳和质谱分析。急性淋巴细胞白血病中的高表达多肽急性淋巴细胞白血病中的高表达多肽Op18Op18有磷酸化和非磷酸化两种形式有磷酸化和非磷酸化两种形式,抑制抑制Op18Op18及其表达或磷酸化能有效抑制肿瘤细胞增殖及其表达或磷酸化能有效抑制肿瘤细胞增殖,有望以有望以Op18Op18为靶开发药物。为靶开发药物。2)2)蛋白质相互作用蛋白质相互作用:蛋白质与蛋白质相互作用。蛋白质与蛋白质相互作用。常用方法常用方法:有酵母双杂交有酵母双杂交,噬菌体展示噬菌体展示,表面等离子共振表面等离子共振,串联亲和纯化和双分串联亲和纯化和双分子荧光互补等。子荧光互补等。酵母双杂交是发觉药靶的重要途径。通过报告

13、基因表达产物可敏感地检测蛋酵母双杂交是发觉药靶的重要途径。通过报告基因表达产物可敏感地检测蛋白质之间相互作用路径及药物干扰阻挡其相互作用以达到治疗疾病的目的。白质之间相互作用路径及药物干扰阻挡其相互作用以达到治疗疾病的目的。3.药物分子为探针发觉药物靶标药物分子为探针发觉药物靶标1)“1)“药钓靶药钓靶”与与“靶钓药靶钓药”:”:生物分子相互作用分析。用药物单分子作生物分子相互作用分析。用药物单分子作为探针为探针,跟踪监测它与蛋白质分子之间的相互作用来发觉药靶。跟踪监测它与蛋白质分子之间的相互作用来发觉药靶。配体垂钓配体垂钓:将药物分子探针固定在传感器芯片表面将药物分子探针固定在传感器芯片表面

14、,将与之相互作将与之相互作用的分子用的分子(如配体蛋白质如配体蛋白质)溶液流过芯片表面溶液流过芯片表面,检测溶液中分子与芯检测溶液中分子与芯片表面分子结合和解离的整个过程片表面分子结合和解离的整个过程,称作称作“配体垂钓配体垂钓”。亲和层析亲和层析:固定药物分子筛选靶点固定药物分子筛选靶点,或固定靶点来筛选药物分子。或固定靶点来筛选药物分子。2)2)计算机模拟计算机模拟:以药物为探针以药物为探针,计算机模拟药物与蛋白质三维结构及其计算机模拟药物与蛋白质三维结构及其相互作用相互作用,找出能与其特定结合的蛋白或潜在药靶。找出能与其特定结合的蛋白或潜在药靶。3)3)药物作用前后基因和蛋白质表达的变更

15、药物作用前后基因和蛋白质表达的变更,找出可能的药靶。找出可能的药靶。如如:用基因芯片探讨苦参碱诱导白血病用基因芯片探讨苦参碱诱导白血病K562K562细胞基因表达谱细胞基因表达谱,发觉发觉CCNB1,cyclinD1,PCNACCNB1,cyclinD1,PCNA等基因表达显著变更等基因表达显著变更,可能是苦参碱作用靶可能是苦参碱作用靶点。点。四四.基于靶标的药物设计基于靶标的药物设计利用配体-靶标复合物三维结构信息设计新药,基本过程:确定药物作用靶标(如蛋白质、核酸等);对靶标进行分别纯化;确定靶标三维结构,提出系列假定配体与靶分子复合物的三维结构;依据这些结构信息,利用相关计算机程序进行配

16、体分子设计,模拟出最佳配体结构模型;合成模拟结构物,测试活性。若满足可进入前临床试验.重复以上过程,直至满足为止.须要的条件:X射线衍射和核磁共振(NMR)等结构探讨手段,探讨靶蛋白分子结构,计算机协助的靶蛋白结构模型建立和药物设计。如治疗艾滋病的安瑞那韦(amprenavir,Agenerase)和奈非那韦(nelfinavir,viracept)就是用HIV蛋白酶的晶体结构开发的药物.药物研发须要生物学药物研发须要生物学,化学化学,电脑电脑物理物理,仪器分析等多个领域合作仪器分析等多个领域合作五五.靶点药物开发概况靶点药物开发概况现代药物开发是基于特定靶找寻先导化合物,进而筛选候选药物的过

17、程。人类基因组探讨结果预料:有600种小分子靶点,1800多蛋白质靶点,及2100种基因治疗和siRNA治疗靶点。失败教训:近20年对高选择性靶点的集中研发,候选新药经临床试验后成功上市的比例不但没有增加，反而不断下降。新靶标药物研发的失败率不断增加。对药物研发思路产生了极大的挑战.FDA 1989-2000 年批准的361个新分子实体药物,仅6%是基于新药物靶点。因此,制药公司纷纷调整研发模式:新靶标药物研发,已有靶标药物研发,me-too类改良药物以及部分生物仿制药研发等。经典“可药性”靶点：酶、G-蛋白偶联受体和核激素受体等。这些靶点的药理机制较明确,开发阅历较成熟,成功率高。有开发潜力

18、的靶:同源序列少(不超过5个),参与的调整路径少(不超过2个),分布的主要组织少(不超过2个),靶标的开发潜力/前景较好。1.1.上市药物的靶标数量上市药物的靶标数量Drews等(1997)粗略推定为483个分子药物靶标。Hopkins 和 Groom(2002)依据药物起效的5条原则,目前药物仅通过120个靶标起主要作用。Golden(2003):全部上市药物对应了273种蛋白。Imming(2006)等对药物靶标作了明确界定,认为药物靶标是一种能够与化学试剂特异结合并产生临床疗效的分子结构。不包括药理学和生物化学探讨工具以及相关技术。得出的结论：目前的分子药物靶点数目为218个。Overi

19、ngton 等(2006)提出有价值的评估:药物数量减至1357种。全部药物通过324个靶标起作用,其中266个为人类基因衍生的,其余为病原体靶标。小分子药物作用于248种蛋白,其中207个靶标由人体基因组编码;口服小分子药物靶标227个,其中186个为人类基因靶标。Overington JP,Al-Lazikan IB,Hopkinsal.How many drug targets are there?Nat Rev Drug Discov,2006,5(12):993-996.2.2.上市药物靶点的类别上市药物靶点的类别生物化学分类生物化学分类:上市小分子和生化药靶点上市小分子和生化药靶点

20、,50%,50%以上属以上属4 4 个关键生化类个关键生化类别别:G-:G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体(26.8%),(26.8%),核受体核受体(13%),(13%),配体门控性离子通道配体门控性离子通道(7.9%)(7.9%)及电压门控离子通道及电压门控离子通道(5.5%)(5.5%)。其他包括青霉素结合蛋白。其他包括青霉素结合蛋白,髓过氧化酶髓过氧化酶,神经递质神经递质,DNA,DNA拓扑异构酶拓扑异构酶,纤维结合蛋白纤维结合蛋白,细胞色素细胞色素P450P450等。等。生物结构位点生物结构位点:细胞膜表面细胞膜表面(60%),(60%),细胞质细胞质(16%),(16%),细胞核细胞核(

21、10%),(10%),胞外分泌胞外分泌(8%),(8%),线粒体线粒体(3%),(3%),内质网内质网(2%),(2%),过氧化酶体过氧化酶体(1%)(1%)。约。约1/31/3的靶点是膜本身的靶点是膜本身疾病领域分布疾病领域分布:268:268个上市药物靶点个上市药物靶点,依次是肿瘤依次是肿瘤,传染病和寄生虫病传染病和寄生虫病,神神经系统经系统,感觉器官病及循环系统疾病等。这些疾病都有代表性靶点药物感觉器官病及循环系统疾病等。这些疾病都有代表性靶点药物化学分类化学分类:肿瘤和抗感染领域的主要药物靶点是酶。中枢神经系统和循肿瘤和抗感染领域的主要药物靶点是酶。中枢神经系统和循环系统疾病通常靶向环

22、系统疾病通常靶向G-G-蛋白偶联受体、离子通道或载体等。蛋白偶联受体、离子通道或载体等。不同化学特征药物所靶向的靶点不同化学特征药物所靶向的靶点:合成药物通常靶向合成药物通常靶向G-G-蛋白偶联受体、蛋白偶联受体、酶、离子通道和载体等。自然产物主要靶向酶、离子通道和载体等。自然产物主要靶向N-N-末端重复序列末端重复序列,而生物制而生物制品品(抗体或重组制剂抗体或重组制剂)主要靶向其他膜受体。主要靶向其他膜受体。Distribution of Targets by Biochemical Criteria Distribution of Targets in Therapeutic Areas

23、 六六.多靶点药物多靶点药物 多靶点药物定义多靶点药物定义:同时作用于某一疾病相关或病原体的多个分子靶同时作用于某一疾病相关或病原体的多个分子靶,具有多种药理活性。比单靶药物的疗效显著、作用全面、副作用少。具有多种药理活性。比单靶药物的疗效显著、作用全面、副作用少。缘由缘由:疾病起因多因素性疾病起因多因素性:单一靶基因异样引起的疾病只占少数单一靶基因异样引起的疾病只占少数,多数疾病由多多数疾病由多基因或多靶点引起基因或多靶点引起,如心血管病如心血管病,肿瘤及神经退行性疾病等肿瘤及神经退行性疾病等,糖尿病等糖尿病等.信号传导途径的多样化信号传导途径的多样化:如癌症等如癌症等,有多条信号传递途径有

24、多条信号传递途径,并有互通性。并有互通性。平衡机制与旁路系统平衡机制与旁路系统:1)1)同一靶作用多样同一靶作用多样,过分抑制导致严峻毒副作用；过分抑制导致严峻毒副作用；2)2)代谢，信号或调控途径多样性代谢，信号或调控途径多样性,抑制一条途径会激活另外的途径抑制一条途径会激活另外的途径/旁路旁路;3)3)疾病的适应疾病的适应/耐药性耐药性,如病毒的突变等如病毒的突变等.理论基础理论基础:依据拓扑网络模型理论依据拓扑网络模型理论:一个系统中对一个系统中对3 35 5 个因素个因素(相当于药靶相当于药靶)的部的部分抑制可以达到对单一最重要因素的完全抑制。分抑制可以达到对单一最重要因素的完全抑制。

25、疾病网络系统探讨疾病网络系统探讨:单独对某一靶点调整单独对某一靶点调整,在困难疾病治疗中有局限性。在困难疾病治疗中有局限性。多靶点药物可同时作用于疾病网络中多个靶点多靶点药物可同时作用于疾病网络中多个靶点,对各靶点产生协同效对各靶点产生协同效应应,使总效应大于各单效应之和使总效应大于各单效应之和,达到最佳治疗效果达到最佳治疗效果.多靶点药物的分类及作用方式多靶点药物的分类及作用方式按药物组分不同分三种形式按药物组分不同分三种形式:1）多种药联合用药）多种药联合用药(Multidrug combination):最为常见最为常见,为抗艾滋病和肿瘤为抗艾滋病和肿瘤主要策略。缺点是所含药物彼此易发生

26、相互作用而产生不良反应主要策略。缺点是所含药物彼此易发生相互作用而产生不良反应.2）多组分药物）多组分药物(Multicomponent drug):药剂中含多种活性组分药剂中含多种活性组分,效果较好的效果较好的联合用药被制成多组分药联合用药被制成多组分药,如抗艾滋病药如抗艾滋病药Atripla,抗哮喘药抗哮喘药Advair 和丙肝和丙肝药药Rebetron。3）单组分药同时选择性作用于多个靶点）单组分药同时选择性作用于多个靶点:即严格意义上的多靶点药物即严格意义上的多靶点药物(multitarget drug).优化一个多靶点药使之同时产生多靶点选择性而不优化一个多靶点药使之同时产生多靶点选

27、择性而不是非选择性难度很大是非选择性难度很大.按靶间关系的作用方式分三类按靶间关系的作用方式分三类:影响不同靶而产生组合作用影响不同靶而产生组合作用:各靶存在于特定组织、细胞或细胞间液中的各靶存在于特定组织、细胞或细胞间液中的相同或不同部位相同或不同部位,代谢或信号通路代谢或信号通路;药物对第一个靶点的作用可对其次个靶点产生影响药物对第一个靶点的作用可对其次个靶点产生影响:如变更药物代谢、抑如变更药物代谢、抑制外排泵或阻断其他抗性机制制外排泵或阻断其他抗性机制;作用于某一靶分子或分子复合物上的不同位点发挥联合作用进而增加药作用于某一靶分子或分子复合物上的不同位点发挥联合作用进而增加药理活性理活

28、性.多靶点药物的发觉策略和筛选模型多靶点药物的发觉策略和筛选模型高通量靶点筛选运用非细胞体系,不能模拟完整细胞的生物学特性,因此不能用于多靶点药物筛选。1)基于细胞表型分析:单细胞水平:高效性,含有疾病相关的代谢或信号通路,增加了潜在协同作用的发觉,广泛用于多靶点药物探讨。多细胞联合培育体系:组织,器官 或多种不同类型的细胞.如混合培育的淋巴细胞筛选抗炎药。模式生物:整体的生物体内筛选.2)综合性作用的联合筛选:联合用药时,一种组份诱导对另一种组份的敏感性.3)配伍(比例)分析:比较联合用药和组分单独用药时活性差别,优化各组分用量。如连续稀释某一组分的配伍比例进行剂量-效应分析,找出协同效应.

29、多靶点药物设计多靶点药物设计 主要策略:平衡药物对多个靶点之间的效应。1)连接配体:用接头将独立的药效基团连接起来.但产生的多靶点分子往往较大,很难口服给药和吸取。2)重叠配体:各药效团间重叠或高度整合,产生的分子量较小。如:基于血管惊惶素1受体的配体和内皮素A受体的配体所共有的联芳核所设计的重叠配体有更好的抗高血压活性。3)改善疾病耐药性:艾滋病靶点逆转录酶的一个氨基酸突变就可产生耐药性.设计可对野生型和耐药性突变体逆转录酶均有抑制作用的化合物。七七.基于分子靶点的自然药物开发基于分子靶点的自然药物开发优势优势:1)1)选材多样性是新药筛选关键选材多样性是新药筛选关键,植物含自然物种类植物含

30、自然物种类多是试验室无法完成的。多是试验室无法完成的。2)2)中医强调整体性和协调性中医强调整体性和协调性,中药活性组分作用于中药活性组分作用于多靶点共同发挥疗效多靶点共同发挥疗效,属多靶点药物治疗。属多靶点药物治疗。3)3)中药复方原料和成分困难中药复方原料和成分困难,用于多个靶点时比合用于多个靶点时比合成药物有自然优势。成药物有自然优势。4)4)有些中药单体通过多靶点起作用。如姜黄素有强有些中药单体通过多靶点起作用。如姜黄素有强抗肿瘤活性和高平安性抗肿瘤活性和高平安性,为最受关注的多靶点药之为最受关注的多靶点药之一。它可影响多条信号转导通路而抑制肿瘤细胞增一。它可影响多条信号转导通路而抑制

31、肿瘤细胞增殖、侵袭、转移和血管新生殖、侵袭、转移和血管新生,临床药效评价进行中临床药效评价进行中.问题问题:1)1)与合成药比与合成药比,中药作用机制更困难中药作用机制更困难,找寻中药靶点找寻中药靶点进展困难。传统的板蓝根的作用靶点至今没找到。进展困难。传统的板蓝根的作用靶点至今没找到。2)2)有专家认为有专家认为,很多植物药找不到靶点很多植物药找不到靶点,可是作用可是作用于小分子无机盐而被忽视于小分子无机盐而被忽视.小分子靶点探讨技术少小分子靶点探讨技术少,但可能给开发植物药类靶点药物打开一扇大门。但可能给开发植物药类靶点药物打开一扇大门。八八.重要疾病的靶点药物重要疾病的靶点药物靶点药物应

32、用最多的是肿瘤。其次是艾滋病靶点药物应用最多的是肿瘤。其次是艾滋病HIV,HIV,阿尔茨阿尔茨海默病海默病(Alzheimer),(Alzheimer),肝炎肝炎,前列腺增生及糖尿病等前列腺增生及糖尿病等.问题问题:抗癌药多干脆攻击抗癌药多干脆攻击DNADNA或其合成或其合成,对肿瘤细胞缺乏对肿瘤细胞缺乏特异性特异性.针对特异靶标分子研制特异性药物是今后研发针对特异靶标分子研制特异性药物是今后研发的方向。的方向。1.1.肿瘤分子靶向药物肿瘤分子靶向药物1997 年美国FDA 批准首个单抗药物利妥昔单抗用于NHL.已有近20种分子靶向药物上市,在研药物100 余种。大致分以下几类:1)大分子单克

33、隆抗体.如:表皮生长因子(EGF)和血管内皮生长因子(VEGF)与肿瘤增殖,生长,浸润,转移等关系亲密。2)小分子化合物.靶点为代谢关键酶或酪氨酸激酶。3)多靶点作用药物。索拉非尼(05年上市):口服小分子双通道多激酶抑制剂,靶向肿瘤细胞及血管上的酪氨酸激酶。拉帕替尼(07年上市):口服小分子酪氨酸激酶抑制剂,对EGFR双重抑制。重要的肿瘤药物靶点重要的肿瘤药物靶点1.1.信号传导信号传导:如酪氨酸激酶如酪氨酸激酶.打仗时不打邮递员打仗时不打邮递员2.2.肿瘤生长因子肿瘤生长因子:如表皮和血管内皮生长因子及其受体如表皮和血管内皮生长因子及其受体.3.3.代谢酶类代谢酶类:如核酸代谢如核酸代谢,

34、激素代谢激素代谢,能量代谢等相关酶能量代谢等相关酶.1)1)核酸代谢相关酶类核酸代谢相关酶类.复制与复制与(逆逆)转录及核苷酸代谢等酶转录及核苷酸代谢等酶.拓朴异构酶拓朴异构酶(DNA topoisomerase I):(DNA topoisomerase I):参与参与DNA DNA 复制。其抑制剂阻挡复制复制。其抑制剂阻挡复制和链重新组装和链重新组装,引起引起DNA DNA 双链断裂双链断裂,肿瘤细胞死亡。靶点药有喜树碱、肿瘤细胞死亡。靶点药有喜树碱、羟基喜树碱、依立替康、拓扑替康、贝洛替康等。羟基喜树碱、依立替康、拓扑替康、贝洛替康等。核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶:四种四种NDPND

35、P还原成还原成dNDP,DNAdNDP,DNA合成与修复合成与修复,双缩尿双缩尿.腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶:维持腺苷水平维持腺苷水平,抗白血病抗白血病,提高腺苷类药物作用提高腺苷类药物作用.2)2)激素代谢酶类激素代谢酶类.芳香氨酶芳香氨酶(Aromatase):(Aromatase):细胞色素细胞色素P450P450与黄素蛋白组成的膜结合复合与黄素蛋白组成的膜结合复合酶酶,为雄激素合成所必需的为雄激素合成所必需的,也催化雄激素向雌激素转化也催化雄激素向雌激素转化,是雌激素合是雌激素合成限速酶。成限速酶。乳癌治疗的两种主要选择乳癌治疗的两种主要选择:(1):(1)雌激素及其受体拮抗剂雌激素及其受体

36、拮抗剂;(2);(2)抑制芳抑制芳香氨酶活性而切断雌激素合成。香氨酶活性而切断雌激素合成。乳腺癌的治疗乳腺癌的治疗1.1.针对激素内分泌治疗针对激素内分泌治疗:绝大多数乳腺癌是激素依靠性肿瘤。绝大多数乳腺癌是激素依靠性肿瘤。1).1).抗雌激素类抗雌激素类:三苯氧胺三苯氧胺(竞争结合雌激素受体竞争结合雌激素受体),),氟维司群氟维司群(阻滞雌激阻滞雌激素受体素受体).).2).2).芳香化酶抑制剂芳香化酶抑制剂:抑制雄激素向雌激素转化抑制雄激素向雌激素转化,如如CYP19CYP19已成功应用已成功应用.3).3).孕激素类孕激素类(多靶点多靶点):):抑制促黄体生成素和雌激素产生抑制促黄体生成

37、素和雌激素产生;与孕激素受体与孕激素受体竞争结合竞争结合4).4).促性腺激素释放激素类似物促性腺激素释放激素类似物:削减雌激素产生削减雌激素产生,常用药有常用药有goserelingoserelin等。等。2.2.针对癌相关基因及其产物的靶分子治疗针对癌相关基因及其产物的靶分子治疗1)1)肿瘤生长因子及其受体靶向肿瘤生长因子及其受体靶向:生长因子及受体的单抗和酪氨酸激酶抑制生长因子及受体的单抗和酪氨酸激酶抑制剂剂 2)2)肿瘤血管生成分子靶向肿瘤血管生成分子靶向:Avastin:Avastin单抗单抗,抑血管生成的抑血管生成的EndostarEndostar和和ThalidomideThal

38、idomide3.3.其它靶分子治疗其它靶分子治疗:法尼基转移酶抑制剂阻断法尼基转移酶抑制剂阻断RasRas介导的信号转导介导的信号转导多靶点的小分子酪氨酸激酶抑制剂多靶点的小分子酪氨酸激酶抑制剂sunitinibsunitinib抑制磷酸肌醇抑制磷酸肌醇-3-3-激酶和癌细胞生长的雷帕霉素激酶和癌细胞生长的雷帕霉素胰岛素样生长因子胰岛素样生长因子-1(IGF-1)-1(IGF-1)及其受体或磷酸化的拮抗和抑制剂及其受体或磷酸化的拮抗和抑制剂凋亡抑制物的抑制剂凋亡抑制物的抑制剂与肿瘤侵袭有关的磷脂依靠的丝氨酸与肿瘤侵袭有关的磷脂依靠的丝氨酸/苏氨酸酶苏氨酸酶PKC-PKC-抑制剂抑制剂良性前列

39、腺增生良性前列腺增生(BPH)(BPH)药物作用靶点药物作用靶点老年男性常见病临床药物主要针对临床药物主要针对2个较成熟靶点个较成熟靶点:1)5-还原酶还原酶:前列腺是雄激素依靠器官前列腺是雄激素依靠器官,雄激素代谢异样可导致雄激素代谢异样可导致BPH。作用最强的雄激素二氢睾酮由该酶催化而成。该酶为治。作用最强的雄激素二氢睾酮由该酶催化而成。该酶为治疗疗BPH 的关键靶点的关键靶点.已有数种酶抑制剂用于已有数种酶抑制剂用于BPH治疗。治疗。2)肾上腺素受体肾上腺素受体:前列腺增生引起膀胱出口梗阻前列腺增生引起膀胱出口梗阻,导致膀胱甚至肾导致膀胱甚至肾功能损害。其治疗原则是先尽快减轻或解除梗阻功

40、能损害。其治疗原则是先尽快减轻或解除梗阻,爱护膀胱和爱护膀胱和肾功能。其抑制剂为治疗肾功能。其抑制剂为治疗BPH及下尿路症首选药。及下尿路症首选药。新靶点新靶点:1).磷酸二酯酶磷酸二酯酶5:特异性裂解胞内其次信使特异性裂解胞内其次信使cGMP。最初是治疗心。最初是治疗心绞痛和高血压的靶点药绞痛和高血压的靶点药,其抑制剂后来成为治疗男性功能障碍其抑制剂后来成为治疗男性功能障碍一线药一线药;也能治疗前列腺增生伴下尿路症状。如西地那菲也能治疗前列腺增生伴下尿路症状。如西地那菲Viagra。2).糖酵解酶糖酵解酶:前列腺能量代谢很独特前列腺能量代谢很独特,其上皮中积聚大量柠檬酸其上皮中积聚大量柠檬酸

41、和锌和锌,高浓度锌抑制高浓度锌抑制/阻断三羧酸循环。只能依靠于糖酵解获得阻断三羧酸循环。只能依靠于糖酵解获得能量。糖酵解酶抑制剂可治疗能量。糖酵解酶抑制剂可治疗BPH。3).芳香化酶芳香化酶:雌激素在前列腺增生发生和发展中起重要作用。男雌激素在前列腺增生发生和发展中起重要作用。男性体内雌激素主要由雄激素转化来性体内雌激素主要由雄激素转化来,芳香化酶芳香化酶P450 是其关键和是其关键和限速酶。其抑制剂有治疗良性前列腺增生等激素依靠疾病。限速酶。其抑制剂有治疗良性前列腺增生等激素依靠疾病。4).生长因子生长因子:一些肽类生长因子与前列腺增生有关。其抑制剂可一些肽类生长因子与前列腺增生有关。其抑制

42、剂可治疗治疗BPH。5).内皮素内皮素:猛烈平滑肌收缩因子猛烈平滑肌收缩因子,可使前列腺平滑肌收缩可使前列腺平滑肌收缩,参与梗参与梗阻。其受体拮抗剂改善尿道梗阻阻。其受体拮抗剂改善尿道梗阻2.艾滋病艾滋病HIV1).1).免疫预防和治疗免疫预防和治疗:医学史上医学史上,天花等传染病的歼灭依靠疫苗天花等传染病的歼灭依靠疫苗,而不是抗病毒而不是抗病毒药物。人们期盼有效的抗药物。人们期盼有效的抗HIVHIV疫苗的诞生疫苗的诞生,但目前尚未取得突破性进展但目前尚未取得突破性进展.2).HIV-1 2).HIV-1 化疗治疗：化疗治疗：抗逆转录病毒治疗抗逆转录病毒治疗(antiretroviral th

43、erapy,ART)(antiretroviral therapy,ART)是是医学史上发展最快的治疗方法。医学史上发展最快的治疗方法。96 96 年前称年前称“艾滋病鸡尾酒艾滋病鸡尾酒”(AIDS”(AIDS cocktails)cocktails)。96 96 年世界艾滋病会议确定用年世界艾滋病会议确定用HAART(highly active anti-HAART(highly active anti-retroviral therapy)retroviral therapy)代替代替,它使它使AIDS AIDS 死亡率大大下降死亡率大大下降HAARTHAART指指3 3 种或以上种或以上

44、HIV HIV 病毒酶抑制剂联合应用病毒酶抑制剂联合应用,常用常用1 1 种蛋白酶抑制剂与种蛋白酶抑制剂与2 2 种核种核苷类逆转录酶抑制剂苷类逆转录酶抑制剂(NRTI)(NRTI)联合运用联合运用,或用或用1 1 种非核苷类的逆转录酶抑制剂种非核苷类的逆转录酶抑制剂(NNRTI)(NNRTI)与与2 2 种种NRTI NRTI 联合运用。但联合运用。但HAART HAART 易产生抗药性易产生抗药性,对潜藏病毒不起作对潜藏病毒不起作用等问题。用等问题。3).3).抗药性抗药性.HIV.HIV特别简洁产生抗药性。其逆转录酶的特别简洁产生抗药性。其逆转录酶的“不忠实性不忠实性”和缺乏和缺乏“校校

45、正机制正机制”,”,使每个基因组在使每个基因组在1 1个复制周期就产生个复制周期就产生1 1个突变。突变是抗药性产生的个突变。突变是抗药性产生的遗传基础。遗传基础。完全抑制病毒复制可使抗药性产生的机会大大削减。不恰当治疗完全抑制病毒复制可使抗药性产生的机会大大削减。不恰当治疗,特殊是部分特殊是部分抑制病毒抑制病毒,给病毒抗药性形成供应选择压力给病毒抗药性形成供应选择压力,加速抗药性的形成。加速抗药性的形成。中药对药物副作用的舒缓可增加用药的长久性和药物对病毒的抑制度中药对药物副作用的舒缓可增加用药的长久性和药物对病毒的抑制度,可望有可望有助于解决抗药性问题。此外助于解决抗药性问题。此外,期盼中

46、药成分的多样性能产生多靶点作用。期盼中药成分的多样性能产生多靶点作用。4).HIV4).HIV的潜藏是彻底清除的潜藏是彻底清除HIVHIV的最大障碍的最大障碍 “潜藏潜藏”(latency):”(latency):病毒以可逆的非复制状态存在宿主体内病毒以可逆的非复制状态存在宿主体内,在宿主内在宿主内长期存在长期存在.HIV HIV 感染者即使在长期无症状期感染者即使在长期无症状期,血浆中血浆中RNARNA拷贝都维持在拷贝都维持在104-105104-105个个/ml/ml。低水平复制使病毒演化低水平复制使病毒演化,形成新的免疫逃脱和抗药株形成新的免疫逃脱和抗药株.HIV HIV 潜藏库衰减速度

47、特别慢潜藏库衰减速度特别慢,1/2,1/2清除需清除需4444个月个月,清除含清除含106106的潜藏细胞库的潜藏细胞库要花费要花费7373年。年。HAARTHAART可使血浆病毒降到可使血浆病毒降到5050个个/ml/ml拷贝以下拷贝以下,并维持达并维持达6-76-7年年,而潜藏库丝毫没有清除迹象。有患者治疗后而潜藏库丝毫没有清除迹象。有患者治疗后,血浆病毒降到血浆病毒降到5050个个/ml RNA/ml RNA 拷贝以下长达拷贝以下长达3 3 年年,但一旦停药但一旦停药,几星期内血浆病毒马上回升几星期内血浆病毒马上回升到治疗前水平到治疗前水平.HIVHIV与其他病毒不同之处与其他病毒不同之

48、处:1):1)逆转录病毒逆转录病毒;2);2)感染的靶细胞为感染的靶细胞为CD4+CD4+HTL,3)HTL,3)潜藏细胞频率太低潜藏细胞频率太低,缺乏分别技术。目前没有干脆针对潜藏缺乏分别技术。目前没有干脆针对潜藏HIV HIV 的药物。的药物。当前的策略是激活有潜藏当前的策略是激活有潜藏HIV HIV 的休止细胞的休止细胞,把它们从潜藏库里把它们从潜藏库里“冲洗冲洗”出出来。从南太平洋萨摩亚岛植物中分别出的佛波醇酯来。从南太平洋萨摩亚岛植物中分别出的佛波醇酯(phorbol ester)(phorbol ester)的物质的物质prostratin,prostratin,在体内能诱导休止的

49、在体内能诱导休止的CD4+HTL CD4+HTL 表达潜藏表达潜藏HIV,HIV,且不且不激发细胞增殖。激发细胞增殖。待解决的问题待解决的问题:HIV:HIV潜藏记忆藏在那里潜藏记忆藏在那里?有什么标记性特征有什么标记性特征?能否把它们能否把它们分别分别?能否证明细胞的基因组里存在能否证明细胞的基因组里存在HIVHIV原病毒原病毒DNA?DNA?能否激活原病能否激活原病毒使它成为能感染活化的毒使它成为能感染活化的CD4+HTL?CD4+HTL?能否在体外或小动物建立能否在体外或小动物建立HIV HIV 潜藏模型潜藏模型?HIV HIV 探讨受条件的局限性较大。探讨受条件的局限性较大。(1)三个

50、病毒催化酶.逆转录酶,整合酶和蛋白酶,为较志向的靶点。逆转录酶:把病毒单链RNA变成原病毒双链DNA,为主要的药物靶点。核苷类(NRTI)与酶竞争而抑制酶活;非核苷类NNRTI与酶结合使其变构而失活。以它为靶点的药物最多,高效新药不断出现。整合酶:把原病毒双链DNA 整合到宿主基因组中,为抑制病毒复制和阻挡病毒潜藏的志向药靶,因种种缘由此类药物目前还没有上市。蛋白酶:把长多肽链切成较小片段,成为有功能的成熟核蛋白,蛋白酶抑制剂抑制蛋白酶活性,也抑制了病毒的成熟。(2)阻挡融合的蛋白质.与抑制复制比,阻挡与宿主融合,从而阻挡病毒进入细胞,似乎更加“棋高一着”。病毒与宿主细胞融合抑制剂始终是抗艾滋