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药物结合位点

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  • 微生物所在抗结核药物筛选方面取得新进展

    被称为“白色瘟疫”的结核病是经呼吸道传播的慢性传染病,主要发生在肺部,是一种国际性的重要传染病。近年来,由于人口的增长及流动性增加、结核杆菌耐多药性(MDR-TB)和广泛耐药(XDR-TB)的出现、HIV/AIDS的感染和传播等原因,使得已经十分严重的结核病更是“雪上加霜”,结核病已经重新成为威胁整个世界安全与健康最为严重的流行病之一。 张立新课题组在盖茨基金-全球抗结核联盟、Genzyme制药公司和中国科学院知识创新工程重要方向项目的支持下,对我国海洋微生物中具有抗结核分枝杆菌活性成分进行了系统的研究,发现了许多具有新作用机制的抗结核化合物。由于野生结核分枝杆菌毒株H37Rv生长缓慢,影响了高通量筛选的效率,课题组构建了针对对数生长期卡介苗(BCG,牛结核分枝杆菌的减毒株)的高通量筛选模型,可直接读取荧光判断细菌生长情况,大大缩短测试所需要的时间。 依托于实验室已经建立的菌株库和天然产物粗提物库,通过高通量筛选,研究人员获得一系列具有良好的抗结核分枝杆菌活性的粗提物,对这些活性菌株进行放大发酵、活性追踪分离,获得了一系列具有良好活性的成分。这些研究成果已申请专利,相关文章陆续发表在Organic Letters,Journal of Natural Products等国际天然产物杂志上。 其中,通过与澳大利亚昆士兰大学Robert Capon教授合作,从一株海洋真菌中发现了4个新的活性化合物,其中1个独特的二聚化合物具有最强的抗BCG活性最小抑菌浓度为6.25µg/mL,而对测试的其他微生物菌株的最小抑菌浓度都大于100µg/mL。其生物活性的选择性和由独特结构骨架带来潜在的全新作用机制备受关注,该项研究成果近期发表在Organic Letters(OL)杂志上(图1)。 课题组与美国Broad Institute合作研究建立了结核分枝杆菌全细胞筛选模型,从课题组的天然产物库中成功筛选和鉴定了两个小分子抑制剂,并通过化学生物学手段揭示其作用靶点与细胞壁形成相关,研究成果发表在ACS Chemical Biology杂志上(图2)。论文在线发表不足一月,已经进入该期刊Most viewed article。 结核分枝杆菌枝菌酸的生物合成途径一直是很重要的抗结核药物靶标,苯并咪唑化合物(左)的作用于结核分枝杆菌枝菌酸的生物合成途径,其靶点为枝菌酸的转运蛋白MmpL3(分枝杆菌膜蛋白3);硝基三唑化合物(右)的靶点为癸异戊烯磷酰基-β-D-核糖2'-差向异构酶(DprE1),抑制该酶的活性可以影响细胞壁阿拉伯聚糖的合成,从而促进细胞裂解和结核杆菌的死亡。 课题组的科研人员还在其他杂志上发表了具有新结构的抗结核化合物。课题组还受Natural Product Reports杂志邀请,对抗TB活性成分研究进行了总结和综述。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201210/W020121018505338373571.jpghttp://www.cas.cn/ky/kyjz/201210/W020121018505338371569.jpg

  • 一类抗寄生虫药物 或可用于治疗肺结核

    新华社温哥华11月22日电(记者马晓澄)加拿大一项研究显示,常用作杀虫、杀螨剂的一类大环内酯双糖化合物——阿维菌素在实验中能有效地杀死结核杆菌,这预示着阿维菌素或可用于研发新的抗肺结核药物或药物组合。 来自不列颠哥伦比亚大学的研究人员本周在美国学术刊物《抗微生物制剂与化学疗法》网络版发表文章说,他们在实验室进行的体外测试中发现,阿维菌素能杀死结核杆菌,包括耐药结核杆菌。这表明,阿维菌素可能具有宝贵价值,因为耐多药肺结核没有特效药,很难治愈。 阿维菌素在发展中国家被广泛用于消灭可引起盘尾丝虫病、象皮病的寄生虫,但传统上被认为对细菌无效。研究人员表示,阿维菌素的临床应用价值还需要更多验证,目前正在使用动物模型来探索用药剂量。他们也将试验阿维菌素是否可与其他药物结合使用,以形成新的有效疗法。 目前,结核病是造成成年人死亡的第二大传染病,每年在世界各地造成约170万人死亡。据世界卫生组织估计,全球约有三分之一人口携带结核杆菌,但带菌者未必患病。

  • 新的合成分子可抑制结核杆菌生长 有望成为治疗结核病候选药物

    中国科技网讯 据《自然》杂志网站8月5日(北京时间)报道,韩国研究人员发现,一种新的合成分子有望成为治疗结核病的候选药物,小鼠实验已经证实了其疗效:该合成分子可以抑制结核杆菌生长,同时,与现有的很多抗结核药物相比,细菌更难以对其产生耐药性。如果临床试验证明其对人类安全、有效,将有望挽救更多人的生命。 韩国巴斯德研究所微生物学家凯文·派特领导的一个研究小组耗时5年,调查了超过12万种化合物。他们用结核分枝杆菌感染小鼠体内被称为巨噬细胞的免疫细胞,然后观察哪些化合物能够抑制细菌生长,最终从中筛选出了一种合成分子进行深入评估。 研究人员在《自然·医学》杂志上报告称,这种合成抗菌分子具有新的作用机制——抑制ATP(一种为细胞的大多数酶提供能量的化合物)的合成,从而阻止结核分枝杆菌生长。他们开展的测试表明,该合成分子能够成功治疗小鼠结核病。 南非开普敦大学结核病方面的生物学家瓦莱丽·米兹拉希说,这项研究“肯定了一个观念,即有新的结核病药物靶标在等待着被发现,方法就是筛选不同的合成分子库”。 但这个阶段的成功并不能保证该合成分子可用于有效地治疗人类肺结核。派特说,明年将在一小群健康志愿者身上进行该候选药物的一期临床试验,以评估其安全性和耐受性。不过,就制药业的现状而言,即使进入一期临床试验,也只有5%的药物最终能获准上市销售。 如果这种药物最终进入临床应用,另一个挑战将是防止结核杆菌快速进化出“对策”。但研究人员表示,该分子属于一类新的合成化学物质,与现有的抗结核药物没有相似之处,这可能使得细菌难以对它产生耐药性,从而无法发展出耐药菌株。 派特和他的团队计划继续寻找更多的候选抗结核药物分子。结核病通常需要采用“鸡尾酒”疗法,派特希望他们的研究能为临床医生提供更多不同药物。(记者 陈丹) 总编辑圈点 从林妹妹到茶花女,很多文学巨匠笔下,都有一位面色白皙却两颊绯红,多愁善感而楚楚动人的女主角,给她们带来这种共同特征的正是结核病。文学作品中的“性感”和“美丽”并不是美化,相反证明了那时候人们对这一充满神秘感的不治之症的畏惧。时至今日,结核病依然在侵蚀很多人的健康,其中的超级耐药结核病更是难缠。新的合成药物具有新的作用机制,尤其是在抗耐药方面的不俗表现,使它有可能成为征服这种古老疾病的重要武器。另外,对“合成”的思路加以应用,也可能在对抗其他耐药病菌上带来惊喜。 《科技日报》(2013-8-6 一版)

  • 血浆蛋白结合率高的药物如何进行前处理?

    最近做血浆样品遇到了这样的情况:做方法学的时候,空白血浆添加药物出的峰形很好,与杂质峰的分离度等都很好,所有方法学考察的数据都很好。到做实际样品的时候问题出现了,在进样后1min的时候以及目标峰刚结束的时候出了两个很大的杂峰(不成峰形,就是一大坨),后面那个杂峰干扰目标峰。刚开始以为是进样时间长了导致柱子脏(实际上柱压没变化),就用常规冲洗方法反复冲洗色谱柱,再进样还是这个情况,而且很有规律:每次序列进样前5个样品没问题,从第6个样品开始那两个大杂峰就出现了。百思不得其解,后来查药物手册才知道这个药物与血浆蛋白的结合率达99%。 我的前处理方法是:200uL血浆+2mL正己烷/异丙醇(95:5,V/V)涡旋2min后10000r/min离心10min,取上层40度N2吹干,流动相复溶,12000r/min离心10min,取上清HPLC检测。 尝试过加酸(1mol/L盐酸)或者乙腈等沉淀蛋白方法,杂峰多、干扰严重且回收率低。用我上述方法回收率等方法学数据很好,峰形也很好,就是做实际样品时出现了那样的情况。 想请群里的朋友帮忙想想办法,解决这个问题!谢谢!

  • 新型纳米药物设计有望突破经典

    新型纳米药物设计有望突破经典新型纳米药物的设计有可能超越经典的理论和传统的思路:在传统的“锁眼”以外,靶分子可以为纳米颗粒(而非传统的“分子”)药物提供有更为广阔的结合区域。这大大拓展了设计新型药物的可能性。中科院纳米生物效应与安全性重点实验室(国家纳米科学中心和中国科学院高能物理研究所共建)的赵宇亮、陈春英等科研人员的实验研究工作与IBM周如鸿研究员的理论模拟相结合,在肿瘤高效低毒纳米药物的研究方面,取得重要的进展(PNAS,109,15431,2012)。这是继2010年和2011年后,该研究组在《美国国家科学院院刊》发表的又一研究成果。 该研究组在2004年发现,原来设计为新一代MRI医学造影剂的含Gd金属富勒烯具有高效抑制肿瘤生长的功能。通过表面化学修饰,研究人员得到了几乎没有毒副作用的Gd@C82(OH)22。它不杀死肿瘤细胞,而是通过调节肿瘤细胞周围的微环境(改善肿瘤细胞生长的“土壤”),把肿瘤细胞“监禁”起来。通过近9年的动物实验和细胞实验研究发现,这种新的方法,不仅抑制肿瘤生长,也高效抑制肿瘤转移。 进一步的动物实验和分子动力学模拟研究发现,Gd@C82(OH)22纳米药物与靶分子的相互作用过程与药物设计的经典理论不同,Gd@C82(OH)22纳米颗粒并不作用于靶分子基质金属蛋白酶(MMP)的活性位点。Gd@C82(OH)22分子首先自身通过氢键相互作用形成棒状排列的纳米颗粒,然后通过纳米颗粒扩散运动接近靶分子的疏水区域,产生非特异性的疏水相互作用,而这只是一个过渡态。最终纳米颗粒和靶分子MMP之间通过氢键作用和疏水作用形成特异性结合。这种特异性结合区域在MMP的疏水区域,而不是传统的活性位点。 该研究结果第一次提出的新型纳米药物的设计有可能超越经典的理论和传统的思路:在传统的“锁眼”以外,靶分子可以为纳米颗粒(而非传统的“分子”)药物提供更为广阔的结合区域。这大大拓展了设计新型药物的可能性。 目前全世界在纳米药物领域的研究主要用纳米颗粒作为载体载带现有的药物,而把Gd@C82(OH)22纳米颗粒直接作为肿瘤治疗药物(不需要载带传统药物),到目前为止还是第一次。该实验室通过近9年的系统研究,已经完成8个肿瘤模型的动物实验。除了深入开展该研究中的抑制肿瘤新机制外,2012年高能所已建成一条中试生产线,并正在推进临床前研究的相关工作。

  • 国家纳米中心等提出的新型纳米药物设计有望突破经典理论

    中科院纳米生物效应与安全性重点实验室(国家纳米科学中心和中国科学院高能物理研究所共建)的赵宇亮、陈春英等科研人员的实验研究工作与IBM周如鸿研究员的理论模拟相结合,在肿瘤高效低毒纳米药物的研究方面,取得重要的进展(PNAS, 109, 15431, 2012)。这是继2010年和2011年后,该研究组在《美国国家科学院院刊》发表的又一研究成果。 该研究组在2004年发现,原来设计为新一代MRI医学造影剂的含Gd金属富勒烯具有高效抑制肿瘤生长的功能。通过表面化学修饰,研究人员得到了几乎没有毒副作用的Gd@C82(OH)22。它不杀死肿瘤细胞,而是通过调节肿瘤细胞周围的微环境(改善肿瘤细胞生长的“土壤”),把肿瘤细胞“监禁”起来。通过近9年的动物实验和细胞实验研究发现,这种新的方法,不仅抑制肿瘤生长,也高效抑制肿瘤转移。 进一步的动物实验和分子动力学模拟研究发现,Gd@C82(OH)22纳米药物与靶分子的相互作用过程与药物设计的经典理论不同,Gd@C82(OH)22纳米颗粒并不作用于靶分子基质金属蛋白酶(MMP)的活性位点。Gd@C82(OH)22分子首先自身通过氢键相互作用形成棒状排列的纳米颗粒,然后通过纳米颗粒扩散运动接近靶分子的疏水区域,产生非特异性的疏水相互作用,而这只是一个过渡态。最终纳米颗粒和靶分子MMP之间通过氢键作用和疏水作用形成特异性结合。这种特异性结合区域在MMP的疏水区域,而不是传统的活性位点。 该研究结果第一次提出的新型纳米药物的设计有可能超越经典的理论和传统的思路:在传统的“锁眼”以外,靶分子可以为纳米颗粒(而非传统的“分子”)药物提供更为广阔的结合区域。这大大拓展了设计新型药物的可能性。 目前全世界在纳米药物领域的研究主要用纳米颗粒作为载体载带现有的药物,而把Gd@C82(OH)22纳米颗粒直接作为肿瘤治疗药物(不需要载带传统药物),到目前为止还是第一次。该实验室通过近9年的系统研究,已经完成8个肿瘤模型的动物实验。除了深入开展该研究中的抑制肿瘤新机制外,2012年高能所已建成一条中试生产线,并正在推进临床前研究的相关工作。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201211/W020121123539967315650.jpg 图:新型纳米药物的设计有可能超越经典的理论和传统的思路:在传统的“锁眼”以外,靶分子可以为纳米颗粒(而非传统的“分子”)药物提供有更为广阔的结合区域。这大大拓展了设计新型药物的可能性。

  • 药物高通量筛选技术

    简单介绍一下关于药物高通量筛选技术的知识一.概念高通量筛选(High throughput screening,HTS)技术是指以分子水平和细胞水平的实验方法为基础,以微板形式作为实验工具载体,以自动化操作系统执行试验过程,以灵敏快速的检测仪器采集实验结果数据,以计算机对实验数据进行分析处理,同一时间对数以千万样品检测,并以相应的数据库支持整个体系运转的技术体系。二. 高通量筛选技术体系的组成1. 化合物样品库化合物样品主要有人工合成和从天然产物中分离纯化两个来源。其中,人工合成又可分为常规化学合成和组合化学合成两种方法。2.自动化的操作系统自动化操作系统利用计算机通过操作软件控制整个实验过程。操作软件采用实物图像代表实验用具,简洁明了的图示代表机器的动作。自动化操作系统的工作能力取决于系统的组分,根据需要可配置加样、冲洗、温解、离心等设备以进行相应的工作。3.高灵敏度的检测系统检测系统一般采用液闪计数器、化学发光检测计数器、宽谱带分光光度仪、荧光光度仪等。4.数据库管理系统数据库管理系统承担4个方面的功能: 样品库的管理功能;生物活性信息的管理功能; 对高通量药物筛选的服务功能; 药物设计与药物发现功能。三. 高通量筛选模型常用的筛选模型都在分子水平和细胞水平,观察的是药物与分子靶点的相互作用,能够直接认识药物的基本作用机制。1. 分子水平的药物筛选模型:受体筛选模型;酶筛选模型;离子通道筛选模型1.1受体筛选模型:指受体与放射性配体结合模型。以受体为作用靶的筛选方法,包括检测功能反应、第二信使生成和标记配体与受体相互作用等不同类型。1.2酶筛选模型:观察药物对酶活性的影响。根据酶的特点,酶的反应底物,产物都可以作为检测指标,并由此确定反应速度。典型的酶筛选包括1) 适当缓冲液中孵化;(2)控制反应速度,如:温度,缓冲液的pH值和酶的浓度等;(3)单时间点数器, 需测量产物的增加和底物的减少。1.3离子通道筛选模型: (1)贝类动物毒素的高通量筛选,其作用靶为Na+通道上的蛤蚌毒素结合位点,用放射性配体进行竞争性结合试验考察受试样品。(2)用酵母双杂交的方法高通量筛选干扰N型钙通道β3亚单位与α1β亚单位相互作用的小分子,寻找新型钙通道拮抗剂。2.细胞水平药物筛选模型观察被筛样品对细胞的作用,但不能反映药物作用的具体途径和靶标,仅反映药物对细胞生长等过程的综合作用。包括: 内皮细胞激活; 细胞凋亡; 抗肿瘤活性; 转录调控检测; 信号转导通路; 细菌蛋白分泌; 细菌生长。四.问题及展望高通量筛选技术与传统的药物筛选方法相比有以下几个优点:反应体积小;自动化;灵敏快速检测;高度特异性。但是,高通量筛选作为药物筛选的一种方法,并不是一种万能的手段,特别是在中药研究方面,其局限性也是十分明显的。首先,高通量筛选所采用的主要是分子、细胞水平的体外实验模型,因此任何模型都不可能充分反映药物的全面药理作用;其次,用于高通量筛选的模型是有限的和不断发展的,要建立反映机体全部生理机能或药物对整个机体作用的理想模型,也是不现实的。但我们应该相信,随着对高通量筛选研究的不断深入,随着对筛选模型的评价标准、新的药物作用靶点的发现以及筛选模型的新颖性和实用性的统一,高通量筛选技术必将在未来的药物研究中发挥越来越重要的作用。

  • 体内药物分析

    体内药物分析 :是通过分析的手段了解药物在体内(包括实验动物等机体)数量与质量的变化,获得各种药物代谢动力学的各种参数和转变、代谢的方式、途径等信息。从而有助于药物生产、实验、研究、临床等各个方面对所研究的药物作出估计与评价,以及对药物的改进和发展作出贡献。 体内药物分析任务和对象的特点: 1、被测定的药物和代谢物的浓度或活性极低;2、样品中存在各种直接或间接影响测定结果的物质,大多需要分离和净化;3、样品量少,尤其是连续测定时,很难再度获得完全相同的样品;4、工作量较大,随着工作的深入开展,会成倍地甚或按指数级数增加;5、往往要求很快地提供结果,尤其在毒物检测工作中;6、实验室应有多种检测手段,可进行多项分析工作;7、测定数据的处理和阐明有时不太容易。 样品的种类、采集和储存一、样品的种类和选取原则:(一)血样:血浆(plasma)和血清(serum)是体内药物分析最常采用的样本,其中选用最多的是血浆。因血浆中的药浓可反映药物在体内(靶器管)的状况。而且血浆中药物浓度的数据报道较多,可供借鉴。血浆是全血(whole blood)在加肝素、枸橼酸、草酸盐等抗凝剂的全血经离心后分取,量约为全血的一半。血清则是在血液中纤维蛋白元等影响下,引起析出血块,离心取得。血块凝结时往往易造成药物吸附损失。全血也应加入抗凝剂混匀,以防凝血。对大多数药物来说血浆浓度与红细胞中的浓度成正比,所以测定全血也不能提供更多的数据,而全血的净化较血浆与血清麻烦,尤其是溶血后,血色素等可能会给测定带来影响。但是一些可与红血球结合或药物在血浆和血球的分配比率因不同病人而异的情况下,则宜采用全血。血样采取量会受到一定的限制,血样取样时间间隔问题也常随测定目的不同而异。目前大都是测定原型药物总量。当药物与血清蛋白结合率稳定时,血药总浓度可以有效表示游离药物的浓度。但对低蛋白症或尿毒症患者,药物结合率降低,则在通常安全有效的血药总浓度中,游离型药物浓度可显著增加。(二)尿样(urine):尿样测定主要用于药物剂量回收研究、药物肾清除率和生物利用度等研究,以及测定代谢物类型等。体内药物清除主要是通过尿液排出,药物可以原型(母体药物)或代谢物及其缀合物形式排出。尿液药物浓度较高,收集量可以很大,但尿液浓度通常变化较大,所以宜测定一定时间内尿中药物的总量(如8、12、24小时内的累计量),需记录排出尿液体积及尿药浓度。尿药浓度改变不直接反映血药浓度,受试者肾功能将影响药物的排泄。尿中药物大多呈缀合状态,测定前要将缀合的药物游离。此外,采集尿液不可能在较短时间内多次取样,排尿时间较难掌握(尤其是婴儿),同时也具有不易采集完全的缺点。(三)唾液(saliva):唾液中的药物浓度通常与血浆浓度相关。样品易得,取样无损害,尤易为儿童接收。有些可从药物唾液浓度推定血浆中游离药物浓度。但有些蛋白结合率较高的药物在唾液中的浓度比血浆浓度低得多,需高灵敏度的方法才能检测。唾液pH值6.9±0.5,每日分泌量1~1.5L,含有的主要电解质有Na+、K+、Cl-、HCO3 -等,主要有机成分是粘液质和淀粉酶。采样一般是在漱口后15分钟,收集口内自然流出或经舌在口内搅动后流出的混合唾液(吸管内吸附的少量唾液用稀释液洗出),用2000~3000rpm离心15分钟,小心吸取上清液,进一步分离、净化。也可采用物理(嚼石蜡片、小块聚四氟乙烯或玻璃大理石)或化学(酒石酸、维生素C)的方法刺激,在短时间内可得到大量唾液,但药浓也可能会受到影响。(四)其它:乳汁、动物脏器组织匀浆等。二、样品储存和稳定性考察:取样后最好立即进行分析,冷藏(4℃)、冰冻(-20℃)有时也不能完全保证样品不起变化。尿液是很好的细菌生长液,若需收集24小时或更长时间的样品或不能立即测定的,应置冰箱冷藏或加防腐剂(1%甲苯、过饱和氯仿)保存。分析样品贮存时应考虑:储存条件;样品在贮存中会对分析结果产生什么影响;评述样品稳定性时会发生什么问题;如何预防或校正不稳定样品的分析结果。 测定前样品的制备  除少数体液经简单处理后直接测定外,通常在最后一步测定前要采取适当的样品制备,即进行分离、净化、浓集、必要时尚需对待测组分进行化学改性,为测定创造良好条件。一、样品的制备要考虑:药物的理化性质、待测物的浓度范围、药物测定的目的、选用的生物体液和组织的类型、样品制备与分析技术的关系。二、蛋白质的处理:是测定血浆、血清、全血及组织匀浆等样品中药物时的最先处理步骤。(一)加入沉淀剂和变性试剂:硫酸铵是经典的蛋白质沉淀剂,它与蛋白质分子竞争系统中水分子,而使蛋白质析出。阴离子型沉淀剂(三氯醋酸、高氯酸、钨酸、焦磷酸)与带电荷的蛋白质在氏于等电点的pH时形成不溶性盐;反之,阳离子型沉淀剂(含锌盐、铜盐)与蛋白质分子中带阴电荷的羧基,在高于蛋白质等电点时,形成不溶性盐。有关机制不十分清楚。(二)加入可与水混合的有机溶剂:乙醇过量存在时,能使与蛋白结合状态的药物释放可将混合物离心,取上清液(含药),但这不能解决样品的净化问题。蛋白沉淀法对于与蛋白结合力强的药物的回收率较差。也有采用酸消化法(Acid digestion)使药物自蛋白结合处释出,但常导致药物的分解。

  • 【分享】一篇文章《毛细管电色谱用于手性药物分离的研究》

    毛细管电色谱用于手性药物分离的研究魏霞蔚(浙江大学药学院 杭州 310058)摘要:毛细管电色谱(CEC)是一种新型的微分离技术,结合了高效液相色谱(HPLC)和高效毛细管电泳(HPCE)两者的优势。本文主要以色谱柱的类型对CEC分类,一方面介绍了为了使手性药物更好地分离,人们在各类毛细管电色谱柱的优化中所做的一些工作;另一方面,对近几年开管柱-CEC、填充柱-CEC和整体柱-CEC在手性药物分离中的具体应用实例进行了总结。关键字:毛细管电色谱 对映体 手性拆分 药物分析下载链接:http://www.instrument.com.cn/download/shtml/155613.shtml

  • 体内药物分析方法概述2

    二、样品储存和稳定性考察:取样后最好立即进行分析,冷藏(4℃)、冰冻(-20℃)有时也不能完全保证样品不起变化。尿液是很好的细菌生长液,若需收集24小时或更长时间的样品或不能立即测定的,应置冰箱冷藏或加防腐剂(1%甲苯、过饱和氯仿)保存。分析样品贮存时应考虑:储存条件;样品在贮存中会对分析结果产生什么影响;评述样品稳定性时会发生什么问题;如何预防或校正不稳定样品的分析结果。 测定前样品的制备除少数体液经简单处理后直接测定外,通常在最后一步测定前要采取适当的样品制备,即进行分离、净化、浓集、必要时尚需对待测组分进行化学改性,为测定创造良好条件。一、样品的制备要考虑:药物的理化性质、待测物的浓度范围、药物测定的目的、选用的生物体液和组织的类型、样品制备与分析技术的关系。二、蛋白质的处理:是测定血浆、血清、全血及组织匀浆等样品中药物时的最先处理步骤。(一)加入沉淀剂和变性试剂:硫酸铵是经典的蛋白质沉淀剂,它与蛋白质分子竞争系统中水分子,而使蛋白质析出。阴离子型沉淀剂(三氯醋酸、高氯酸、钨酸、焦磷酸)与带电荷的蛋白质在氏于等电点的pH时形成不溶性盐;反之,阳离子型沉淀剂(含锌盐、铜盐)与蛋白质分子中带阴电荷的羧基,在高于蛋白质等电点时,形成不溶性盐。有关机制不十分清楚。(二)加入可与水混合的有机溶剂:乙醇过量存在时,能使与蛋白结合状态的药物释放可将混合物离心,取上清液(含药),但这不能解决样品的净化问题。蛋白沉淀法对于与蛋白结合力强的药物的回收率较差。也有采用酸消化法(Acid digestion)使药物自蛋白结合处释出,但常导致药物的分解。(三)组织的酶消化法:蛋白水解酶(Proteolytic enzyme)中的枯草菌溶素(Subtilisin Carlsberg)不仅可使组织酶解,且可使药物析出。优点:1、因是在平稳条件下进行的,可避免某些药物在酸中水解及较高温度时降解;2、可显著改善对蛋白结合率强的药物的回收率;3、可用有机溶剂直接提取消化液而无乳化生成的危险;4、在用HPLC时,无需再进行过多的净化操作。缺点是不适用于一些在高pH时易水解的药物。三、提取:(一)溶液的pH调节:最佳pH选择主要与药物的pKa值有关。pH与pKa相当时,50%的药物以非电离形式存在。碱性药物最佳pH值要高于pKa值1~2个pH单位;反之,则低1~2个单位。可使90%药物以非电离开形式存在,易为溶剂提取。而对于碱性很强的药物往往采用“离子对”技术进行提取和定量。体内酸性物质较多,在碱性条件下不会被萃取出来,故在pH值偏高的情况下进行提取较好。(二)提取溶剂的极性:选好第一个提取溶剂可减少以后的净化操作,在液-液提取中多采用极性小的溶剂。加入少量醇类可克服极性小溶剂提取能力弱和减小药物在容器表面的吸附损失的不足。也有利用不同极性的混合溶剂来提取药物和净化脂肪酸类。(三)提取技术:由于体液样品量少且药物含量低,一次分析的样品数量较多。与常量和微量分析相比,提取时通常不采用反复提取的方法,多半进行一次(至多二次)提取,在改变pH后,从有机相回提至水相也只进行一次。一般并不考虑“提尽药物”,测定含量时则应精确加入提取溶剂,提取液也要定量分出。为避免进样时带来的误差,多采用提取前加入等量内标,以待测组分峰高(或峰面积)与内标峰高(或峰面积)之比对浓度作标准曲线。这样,即使在一系列操作过程中有微量损失,对比值影响也较小。混合时可在密塞情况下将试管平置于振荡器内振荡,振荡时间与强度视情况而定。可采用以“药物转入溶剂中量”与“混合时间”作图法,选取理想和符合实际的提取方式和时间。(四)提取溶剂的蒸发:提取液常为数ml,往往不能直接供GC或HPLC测定,需采取浓集办法,常用真空蒸发(注意暴沸)或吹氮气流使溶剂挥散。

  • [分享]体内药物分析

    体内药物分析 体内药物分析是通过分析的手段了解药物在体内(包括实验动物等机体)数量与质量的变化,获得各种药物代谢动力学的各种参数和转变、代谢的方式、途径等信息。从而有助于药物生产、实验、研究、临床等各个方面对所研究的药物作出估计与评价,以及对药物的改进和发展作出贡献。 体内药物分析任务和对象的特点:1、被测定的药物和代谢物的浓度或活性极低;2、样品中存在各种直接或间接影响测定结果的物质,大多需要分离和净化;3、样品量少,尤其是连续测定时,很难再度获得完全相同的样品;4、工作量较大,随着工作的深入开展,会成倍地甚或按指数级数增加;5、往往要求很快地提供结果,尤其在毒物检测工作中;6、实验室应有多种检测手段,可进行多项分析工作;7、测定数据的处理和阐明有时不太容易。 样品的种类、采集和储存一、样品的种类和选取原则:(一)血样:血浆(plasma)和血清(serum)是体内药物分析最常采用的样本,其中选用最多的是血浆。因血浆中的药浓可反映药物在体内(靶器管)的状况。而且血浆中药物浓度的数据报道较多,可供借鉴。血浆是全血(whole blood)在加肝素、枸橼酸、草酸盐等抗凝剂的全血经离心后分取,量约为全血的一半。血清则是在血液中纤维蛋白元等影响下,引起析出血块,离心取得。血块凝结时往往易造成药物吸附损失。全血也应加入抗凝剂混匀,以防凝血。对大多数药物来说血浆浓度与红细胞中的浓度成正比,所以测定全血也不能提供更多的数据,而全血的净化较血浆与血清麻烦,尤其是溶血后,血色素等可能会给测定带来影响。但是一些可与红血球结合或药物在血浆和血球的分配比率因不同病人而异的情况下,则宜采用全血。血样采取量会受到一定的限制,血样取样时间间隔问题也常随测定目的不同而异。目前大都是测定原型药物总量。当药物与血清蛋白结合率稳定时,血药总浓度可以有效表示游离药物的浓度。但对低蛋白症或尿毒症患者,药物结合率降低,则在通常安全有效的血药总浓度中,游离型药物浓度可显著增加。 (二)尿样(urine):尿样测定主要用于药物剂量回收研究、药物肾清除率和生物利用度等研究,以及测定代谢物类型等。体内药物清除主要是通过尿液排出,药物可以原型(母体药物)或代谢物及其缀合物形式排出。尿液药物浓度较高,收集量可以很大,但尿液浓度通常变化较大,所以宜测定一定时间内尿中药物的总量(如8、12、24小时内的累计量),需记录排出尿液体积及尿药浓度。尿药浓度改变不直接反映血药浓度,受试者肾功能将影响药物的排泄。尿中药物大多呈缀合状态,测定前要将缀合的药物游离。此外,采集尿液不可能在较短时间内多次取样,排尿时间较难掌握(尤其是婴儿),同时也具有不易采集完全的缺点。 (三)唾液(saliva):唾液中的药物浓度通常与血浆浓度相关。样品易得,取样无损害,尤易为儿童接收。有些可从药物唾液浓度推定血浆中游离药物浓度。但有些蛋白结合率较高的药物在唾液中的浓度比血浆浓度低得多,需高灵敏度的方法才能检测。唾液pH值6.9±0.5,每日分泌量1~1.5L,含有的主要电解质有Na+、K+、Cl-、HCO3-等,主要有机成分是粘[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]液质[/color][/url]和淀粉酶。采样一般是在漱口后15分钟,收集口内自然流出或经舌在口内搅动后流出的混合唾液(吸管内吸附的少量唾液用稀释液洗出),用2000~3000rpm离心15分钟,小心吸取上清液,进一步分离、净化。也可采用物理(嚼石蜡片、小块聚四氟乙烯或玻璃大理石)或化学(酒石酸、维生素C)的方法刺激,在短时间内可得到大量唾液,但药浓也可能会受到影响。 (四)其它:乳汁、动物脏器组织匀浆等。 二、样品储存和稳定性考察:取样后最好立即进行分析,冷藏(4℃)、冰冻(-20℃)有时也不能完全保证样品不起变化。尿液是很好的细菌生长液,若需收集24小时或更长时间的样品或不能立即测定的,应置冰箱冷藏或加防腐剂(1%甲苯、过饱和氯仿)保存。分析样品贮存时应考虑:储存条件;样品在贮存中会对分析结果产生什么影响;评述样品稳定性时会发生什么问题;如何预防或校正不稳定样品的分析结果。 测定前样品的制备除少数体液经简单处理后直接测定外,通常在最后一步测定前要采取适当的样品制备,即进行分离、净化、浓集、必要时尚需对待测组分进行化学改性,为测定创造良好条件。一、样品的制备要考虑:药物的理化性质、待测物的浓度范围、药物测定的目的、选用的生物体液和组织的类型、样品制备与分析技术的关系。二、蛋白质的处理:是测定血浆、血清、全血及组织匀浆等样品中药物时的最先处理步骤。 (一)加入沉淀剂和变性试剂:硫酸铵是经典的蛋白质沉淀剂,它与蛋白质分子竞争系统中水分子,而使蛋白质析出。阴离子型沉淀剂(三氯醋酸、高氯酸、钨酸、焦磷酸)与带电荷的蛋白质在氏于等电点的pH时形成不溶性盐;反之,阳离子型沉淀剂(含锌盐、铜盐)与蛋白质分子中带阴电荷的羧基,在高于蛋白质等电点时,形成不溶性盐。有关机制不十分清楚。 (二)加入可与水混合的有机溶剂:乙醇过量存在时,能使与蛋白结合状态的药物释放可将混合物离心,取上清液(含药),但这不能解决样品的净化问题。蛋白沉淀法对于与蛋白结合力强的药物的回收率较差。也有采用酸消化法(Acid digestion)使药物自蛋白结合处释出,但常导致药物的分解。 (三)组织的酶消化法:蛋白水解酶(Proteolytic enzyme)中的枯草菌溶素(Subtilisin Carlsberg)不仅可使组织酶解,且可使药物析出。优点:1、因是在平稳条件下进行的,可避免某些药物在酸中水解及较高温度时降解;2、可显著改善对蛋白结合率强的药物的回收率;3、可用有机溶剂直接提取消化液而无乳化生成的危险;4、在用HPLC时,无需再进行过多的净化操作。缺点是不适用于一些在高pH时易水解的药物。三、提取:(一)溶液的pH调节:最佳pH选择主要与药物的pKa值有关。pH与pKa相当时,50%的药物以非电离形式存在。碱性药物最佳pH值要高于pKa值1~2个pH单位;反之,则低1~2个单位。可使90%药物以非电离开形式存在,易为溶剂提取。而对于碱性很强的药物往往采用“离子对”技术进行提取和定量。体内酸性物质较多,在碱性条件下不会被萃取出来,故在pH值偏高的情况下进行提取较好。 (二)提取溶剂的极性:选好第一个提取溶剂可减少以后的净化操作,在液-液提取中多采用极性小的溶剂。加入少量醇类可克服极性小溶剂提取能力弱和减小药物在容器表面的吸附损失的不足。也有利用不同极性的混合溶剂来提取药物和净化脂肪酸类。 (三)提取技术:由于体液样品量少且药物含量低,一次分析的样品数量较多。与常量和微量分析相比,提取时通常不采用反复提取的方法,多半进行一次(至多二次)提取,在改变pH后,从有机相回提至水相也只进行一次。一般并不考虑“提尽药物”,测定含量时则应精确加入提取溶剂,提取液也要定量分出。为避免进样时带来的误差,多采用提取前加入等量内标,以待测组分峰高(或峰面积)与内标峰高(或峰面积)之比对浓度作标准曲线。这样,即使在一系列操作过程中有微量损失,对比值影响也较小。混合时可在密塞情况下将试管平置于振荡器内振荡,振荡时间与强度视情况而定。可采用以“药物转入溶剂中量”与“混合时间”作图法,选取理想和符合实际的提取方式和时间。 (四)提取溶剂的蒸发:提取液常为数ml,往往不能直接供GC或HPLC测定,需采取浓集办法,常用真空蒸发(注意暴沸)或吹氮气流使溶剂挥散。四、固相分离:以固相分离方法进行样品预处理,从水相中分离出所需测定的组份,通常以柱分离方式进行操作,故有时这种方法又称为固相提取柱(Solid-phase extraction column)法。这类柱分两类:一种是阻留全部样品在柱上;一种则仅阻留药物及其相关物质。常用于填充柱的固相分离物质有氧化铝、活性碳、硅藻土、离子交换树脂及非离子型的树脂及凝胶等。在第一类柱中,常使用亲水性装填物,如硅藻土,可捕集全部样品。样品全部吸附在固相颗粒表面,形成一薄层,即使样品中含水也能如此。采用一种与水不相混溶的有机溶剂如氯乙烷倾入柱中,即可洗提药物。第二类柱则较有选择性,可装填疏水物或离子交换树脂,对药物及其相关物质进行滞留。常用的疏水物有活性碳、聚苯乙烯或C18化学键合硅胶。这种疏水柱可从样品中吸附亲脂性药物,然后用有机溶剂将药物洗提分离。离子交换柱适用于高极性、可电离的药物。五、利用分子大小进行分离—供血浆中游离药物的测定:采用超速离心、平衡透析、限外过滤(超滤)以及凝胶过滤方法等。以上方法也可用于药物蛋白结合率的测定。六、导致待测物损失的因素:(一)吸附:玻璃表面或橡胶塞会吸附药物,特别是脂肪胺类及含硫化合物。可采用硅烷化减少玻璃表面的吸附性,非极性提取溶剂中加入少量极性溶剂可减少器皿对药物的吸附。 血样中红血球和纤维蛋白元凝块的形成,常能引起待测物的共沉淀。所以宜将全血样品加入缓冲液后再行提

  • 【分享】南医大提出脑卒中药物作用新靶点

    日前,南京医科大学朱东亚教授与其科技团队在美国《Nature Medicine》杂志发表了题为《阻断缺血诱导的nNOS与PSD95相互作用治疗脑缺血损伤》的论文,提出了一个治疗脑中风的新药物作用靶点,进而研究出了一种小分子药物。由于这种新药既能够起到有效的治疗作用,又避免了目前其他药物普遍存在的副作用过大的缺陷,《Nature Medicine》杂志社特邀该领域的科学家为此发表评论,称“小分子药物ZL-006的出现让我们看到了脑卒中等神经系统疾病治疗的新曙光”。  脑卒中,俗称脑中风,在我国的发病率高居所有病症的前三位,这种疾病发病率高且后遗症多(包括偏瘫、认知障碍等)。  如何才能找到一种疗效好又无副作用的抗脑卒中药物,是国际医学界多年来悬而未决的重要课题。  在多年研究的基础上,一次独辟蹊径的设想使朱东亚将研究的目光从抑制靶标本身移向了“下游”——细胞内蛋白与蛋白的相互作用。从蛋白间结合的角度进行抗脑卒中药物的研究非常困难,在世界范围也鲜有先例可循。  在仔细研究了两种蛋白的性质和结构的基础上,朱东亚设计了一百多种化合物,并最终筛选出了“ZL—006”——一种一端亲水另一端疏水的小分子化合物。通过动物及细胞实验验证,该化合物确实可以阻断两蛋白的结合,而且在若干种脑卒中模型中都显示了它的疗效,更为重要的是,实验已经证实这种药物不会影响认知、学习和记忆,也不会导致动物具有进攻性等行为异常,它不具有其他药物针对受体的副作用。(科技日报)Stroke is a major public health problem leading to high rates of death and disability in adults1, 2. Excessive stimulation of N-methyl-D-aspartate receptors (NMDARs) and the resulting neuronal nitric oxide synthase (nNOS) activation are crucial for neuronal injury after stroke insult3, 4, 5, 6, 7. However, directly inhibiting NMDARs or nNOS can cause severe side effects because they have key physiological functions in the CNS5, 8, 9, 10, 11, 12. Here we show that cerebral ischemia induces the interaction of nNOS with postsynaptic density protein-95 (PSD-95). Disrupting nNOS–PSD-95 interaction via overexpressing the N-terminal amino acid residues 1–133 of nNOS (nNOS-N1–133) prevented glutamate-induced excitotoxicity and cerebral ischemic damage. Given the mechanism of nNOS–PSD-95 interaction, we developed a series of compounds and discovered a small-molecular inhibitor of the nNOS-PSD-95 interaction, ZL006. This drug blocked the ischemia-induced nNOS–PSD-95 association selectively, had potent neuroprotective activity in vitro and ameliorated focal cerebral ischemic damage in mice and rats subjected to middle cerebral artery occlusion (MCAO) and reperfusion. Moreover, it readily crossed the blood-brain barrier, did not inhibit NMDAR function, catalytic activity of nNOS or spatial memory, and had no effect on aggressive behaviors. Thus, this new drug may serve as a treatment for stroke, perhaps without major side effects.

  • 小分子药物与蛋白紧密结合怎么提取出来

    这个药物只知道分子量,大概200左右,配在溶液里出峰都很正常,配在血浆以后用甲醇,ACN,萃取剂MTBE,乙酸乙酯等,加酸加碱,都提取不出来,一点都没有,怎么才能将药物提取出来呢?

  • 【原创大赛】药物熔点的测定

    【原创大赛】药物熔点的测定

    药物熔点的测定 熔点是物质的物理常数。测定熔点可以鉴别药物,也可以反映药物的纯杂程度。1. 实验原理熔点的定义:固液两相的蒸气压相同而且等于外界大气压时的温度就是该固体物质的熔点。2. 实验仪器及药品仪器:数字熔点测定仪MP430,研钵等;药品及实际:原料药,蒽,糖,柠檬酸(样品均为客户送检),乙醇,去离子水。3. 实验步骤1)样品填装:研碎,填装,2~3mm为宜(一般是指熔化后的样品高度),装填时依据样品的形状不同装填合适的高度。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307310936_454871_2599013_3.jpg2)开机测试:将装填好的毛细管放入仪器中,设置好参数,升温开始测试,选择手动测试,目视观察样品的熔化过程,确定初熔和终熔点。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307310937_454874_2599013_3.jpg测试完毕后,保存实验数据并打印。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307310937_454873_2599013_3.jpg4. 实验结果样品编号样品名称初熔(℃)终熔(℃)1原料药273.9274.5273.7274.42恩215.2216.1215.2216.33糖150.3151.5150.3151.74柠檬酸149.6[align=center

  • DNA编码分子库药物筛选

    DNA编码化合物库(DNA Encoded compound Library,简称DEL)合成与筛选的概念是美国Scripps 研究院的Sydney Brenner(2002年诺贝尔生理学及医学奖获得者)和 Richard Lerner(时任 Scripps 研究所所长)于1992年提出并申请了发明专利。具体地,组合化学的优势是可以快速地产生巨大数量的化合物汇合体,但在筛选过程中无法得知起作用的化合物信息。如果将一个具体的化合物与一段独特序列的DNA在分子水平连接(即对小分子化合物进行DNA编码),在筛选完成后,通过高通量DNA测序仪对筛选出小分子独特的DNA序列进行识别,从而解决由组合化学产生的巨型化合物库无法用于筛选的问题。中文名 DAN编码分子库药物筛选技术背景:药物筛选包括传统高通量药物筛选和DNA编码分子库药物筛选等,分子库是药物靶点筛选的起点和支撑。DNA编码分子库药物筛选技术在近5-7年内逐渐发展起来,已经成为创新药研发中的一种较为成熟的新兴前沿技术,并走出大学实验室,得到各大药物公司的广泛接受,在实际创新药研发中起着越来越重要的作用。已经在香港大学化学系李笑宇教授课题组完成了深入的研究工作,并取得了良好的成果。该技术的基本路线、参数已经成熟,不再需要进行验证研究,可以直接用于实际的药物筛选。李笑宇课题组曾经和拜耳、默克等世界知名药企进行过合作,并将该DNA编码分子库方法应用于实际的药物研发中,针对一些重要的恶性肿瘤的药物靶点,成功地筛选出了一系列高活性的药物候选化合物。这些实际应用充分验证了该技术的可行性、适用性和成熟性。取得发明专利。技术优势:(在李笑宇教授与拜耳的合作中已得到验证):1、大幅提高成功概率 2、大幅降低研发成本 3、大幅缩短研发周期主要工艺范畴为这些领域所包含的化学合成工艺、蛋白质表达与表征、DNA的固相自动合成与纯化、细胞间操作工艺,以及一些DNA测序的样品处理工艺等。本项目的各个技术环节均已经较为成熟,在多年中和各个大型制药企业的合作中已经得到了充分的验证。下一步将在实践中,进一步将技术细节、工艺流程等方面标准化、自动化,以提高分子库合成与筛选的效率。技术对比:传统高通量药物筛选:分子库数量有限,主要筛选中心:5-6 百万化合物  二十年以上的积累 价格非常昂贵,分子库的维护极为复杂。筛选周期长 (6-12个月/靶点); 高通量筛选在新药研发中需求巨大,但是在实际应用中却存在巨大的壁垒。DAN编码分子库药物筛选:超高通量 (千万~千亿级),分子库可以随时构建:百万级/月; 价格适中,分子库的维护极为简单:一个 -80°C 冰箱; 筛选周期短:1 天/靶点; 低门槛:无需任何特殊仪器设备。市场概括:DNA编码分子库的报道:国际DNA-encoded化学库研讨会每两年在瑞士举行一次 。第四届在2014年召开时,仅有英国葛兰素史克、瑞士罗氏、丹麦vipergen、丹麦Nuevolution、美国百时美施贵宝、瑞士Philochem、美国辉瑞、美国X-CHEM等大公司参加 。第五届将于2016年8月26日召开,国际知名公司:强生、辉瑞制药、诺华、赛诺菲、罗氏、默沙东、葛兰素史克、拜耳、 安进、阿斯利康、礼来、雅培、艾伯维、美敦力、百时美施贵宝、梯瓦、利洁时、武田、百特、吉利德、默克雪兰诺、赛默飞世尔科技、诺和诺德、柯惠医疗等均已报名参加同类公司对比:1.葛兰素史克 (GSK) :GSK在约10年前收购美国波士顿的Praecis公司的DNA编码分子库技术平台之后,一直致力于将本技术在药物研发中的应用。GSK在本领域的的技术为传统的组合化学的split-mix-split方法与酶连标记相结合。他们的分子库的特点为数目极大,为几十亿量级。分子库所筛选的靶点也种类繁多,涵盖了基本上所有的疾病类型。然而,GSK多年以来分子库虽然化合物数目巨大,但是化学结构上只有一种类型:三嗪类杂环化合物。因此较大的限制了GSK分子库的应用。2.Ensemble Therapeutics: 该公司与2002年开始运行,在美国波士顿,由哈佛大学的David Liu教授所创立。Ensemble使用DNA模板控制技术来合成分子库,主要集中在大环多肽分子库,数目并不大,每一个库大约5万个化合物,至今构建了大约几十万个大环多肽。Ensemble和罗氏、辉瑞、GSK、施贵宝都有过或是正在有药物研发合作。但是Ensemble公开的信息不多,所进行的药物筛选基本集中在癌症靶点。3.X-Chem: 同样位于美国波士顿。X-hem的分子库合成技术与GSK类似,但采取化学连接而不是酶连来进行分子库中的编码。X-Chem的分子库的数目更大,据报道已经达到了上万亿个化合物的级别。然而,从公开的数据来看,X-Chem分子库的化合物仍然集中在易合成的肽类、杂环,或是两者结合的结构类型。X-Chem和多个大型药企都有筛选的合作。4.DiCE Molecule: 位于美国加州,由斯坦福大型的Pehr Harbury教授刚刚创立。DiCE的技术主要在于将DNA编码分子库和微流控、自动化结合起来。由于该公司刚刚成立,信息非常少。从Harbury教授发表的论文来看,分子库基本上都是多肽,化合物数量在几十万左右。5.Vipergen:位于丹麦哥本哈根。该公司利用DNA分子自组装来合成分子库的技术。虽然该公司成立了近10年,但是公开信息也较少。大部分分子库也是多肽类化合物,并和若干大药企建立了筛选合作。6.NuEvolution:同样位于丹麦哥本哈根,发展历史和Vipergen非常类似。即基于一种专利技术,进行分子库的合成,同大药企进行合作。NuEvolution也是做大型分子库的公司,分子库数量在几十亿量级。7.Philochem:位于瑞士苏黎世,为瑞士联邦理工学院Dario Neri教授创立。Philochem在本领域中比较特殊,他们用DNA编码分子库做fragment-based drug discovery,即基于碎片的药物发现。Philochem公开的信息也较少,从文献和专利来看,他们研究的方向非常的集中,主要在1-2个癌症靶点上,并且很少和大药企进行合作。2015年药物筛选市场份额 国内:70~105亿人民币 国际:80~120亿美元基于DNA编码分子库的药物筛选占有药物筛选市场的10%左右,预计保持100%的平均年复合增长率。

  • 热分析技术在药物分析中的应用进展

    热分析技术在药物分析中的应用进展热分析技术是研究物质在加热或冷却过程中产生某些物理变化和化学变化的技术。自1887年Lechatelier提出差热分析至今已发展成为一门专门的热分析技术。因其具有方法灵敏、快速、准确等优点,该技术及其分析仪器也得到快速发展。不久Sadtler的DTA标准图谱集,热分析专著《Thermal analysis》也相继面世。热分析技术在药物分析领域也广泛应用,如化学药品的鉴别、理化常数测定、纯度考查、稳定性考察以及近年来对中药活性成分的研究、中药材真伪品的鉴别、中药制剂质量分析等。目前,一些发达国家已把热分析方法作为控制药品质量的主要方法之一,美国药典23版与英国药典1993年版均已收载了热分析方法。1 热分析技术的方法分类1.1 差热分析(differential thermal analysis,DTA)  DTA是最先发展起来的热分析技术。当给予被测物和参比物同等热量时,因二者对热的性质不同,其升温情况必然不同,通过测定二者的温度差达到分析目的。以参比物与样品间温度差为纵座标,以温度为横座标所得的曲线,称为DTA曲线。1.2 差示扫描量热法(differential scanning calorimentry, DSC)  DSC是在DTA基础上发展起来的一种热分析方法。由于被测物与参比物对热的性质不同,要维持二者相同的升温,必然要给予不同的热量,通过测定被测物吸收(吸热峰)或放出(放热峰)热量的变化,达到分析目的。以每秒钟的热量变化为纵座标,温度为横座标所得的曲线,称为DSC曲线,与DTA曲线形状相似,但峰向相反。1.3 热重分析(thermogravimetry,TGA)  TGA是一种通过测量被分析样品在加热过程中重量变化而达到分析目的的方法。即将样品置于具有一定加热程序的称量体系中,测定记录样品随温度变化而发生的重量变化。以被分析物重量(%)为纵座标,温度为横座标的所得的曲线即TGA曲线。其它尚有导数热重量分析、热机械分析(TMA)、质谱差示分析等。2 热分析技术在药物分析中的应用  热分析技术常用于新药研究中。药物分析中应用最多的是将TGA与DSC联合使用。热分析技术可用于判断药物的熔点,确定药物的结晶水,测定药物的纯度,处方及辅料筛选等。2.1 药品熔点的判断  熔点是衡量药物质量的重要指标之一。确定药物的熔点需确定这个药物是熔融同时分解还是熔点,再确定其熔融同时分解或熔点的具体温度。如果采用历版中国药典收载的毛细管测定法,很难作到准确判断。如采用DSC与TGA相结合进行测定,则可对其作出准确的判断。80年代初重庆市药品检验所曾用DSC和TGA确定磷酸氯喹的熔点,1986年杨腊虎又用DSC测定九种熔点标准品物质的熔点。2.2 药品的纯度测定  利用热分析技术测定药品纯度的理论依据是范德霍夫方程,即药品熔点的下降与杂质存在的克分子分数成正比。采用逐步加热程序技术(step heating programming technique)可扩大测定范围简化测定过程并缩短测定时间。但此方程的适用条件为被测药物不能熔融同时分解,并药物与共存杂质之间不得形成固溶剂。当不需要得到药物的准确纯度时,可采用与对照品同时测定DSC或TGA曲线,通过分析热分析曲线来确定药物的纯度。文献报道了用热分析技术测定药物的纯度和用DSC测定硝苯地平的纯度。2.3 药物的多晶型分析  不同晶型的药物具有不同的生物利用度,因而具不同疗效。区别药物的晶型,过去通常采用红外分光光度法和X-射线衍射法。后来常用DSC或DTA分析法。用热分析技术不仅可区别同一药物的不同晶型,而且还可提供其热力学变化过程,为选择转晶条件提供依据。如对甲苯咪唑、多沙唑喹、法莫替丁、头孢新酯等的多晶型研究。徐坚等还用热分析技术研究了甲氧氯普胺两种晶型的互变条件及各自的溶解热。2.4 差向异构体的分析  不少的药物存在差向异构体,同一药物不同的差向异构体之间,其生物利用度不同。侯美琴等报导了用DTA和DSC分析双炔失碳的差向异构体,测定出其中α体的纯度,并为其制剂的剂量调整提供依据。2.5 药物中结晶水与吸附水的确定  确定药物分子中有无结晶水和结晶水的个数,过去常用卡氏水份测定法或在一定条件下测定干燥失重来决定。这些方法很难区分是分子中的结晶水还是吸附水。采用DSC-TG技术则可解决此问题。2.6 药物制剂中活性成份分析  热分析技术可用于药物制剂中活性成分的定性分析、定量分析和药物与辅料间的相互作用以及处方的设计。1980年有人报道不经分离直接用DSC技术测定磺胺类药物、硝基呋喃类药物以及解热镇痛类药物的胶囊剂和片剂。近年有文献报道用DSC考察了制剂中,活性成份间及活性成份与辅料间是否发生反应,即通过观察各活性成份、辅料以及制剂的DSC曲线的差异,发现是否出现新峰,以达到考察它们间是否相容,可否进行配伍的目的。2.8 药物的稳定性研究  汤启昭利用热分析技术研究了葡萄糖酸亚铁固体的稳定性,并与气相色谱分析结合,提高了热分析的研究水平;武凤兰用热分析技术研究了固体药物对乙酰氨基酚的分解动力学。

  • 【资料】化学药物残留溶剂研究的技术指导原则

    一、概述药物中的残留溶剂系指在原料药或辅料的生产中、以及在制剂制备过程中使用或产生而又未能完全去除的有机溶剂。根据国际化学品安全性纲要,以及美国环境保护机构、世界卫生组织等公布的研究结果,很多有机溶剂对环境、人体都有一定的危害,因此,为保障药物的质量和用药安全,以及保护环境,需要对残留溶剂进行研究和控制。本指导原则是在参考人用药物注册技术要求国际协调会(International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use,ICH)颁布的残留溶剂研究指导原则,美国药典(the United States Pharmacopoeia,USP)、英国药典(British Pharmacopoeia, BP)、欧洲药典(European Pharmacopoeia,EP)、中国药典(Chinese Pharmacopoeia, ChP)相关内容的基础上,结合我国药物研发的特点,通过分析、研究残留溶剂问题与药物的安全性、有效性及质量可控性之间的内在关系而制定的。本指导原则总结了对残留溶剂问题的一般认识,旨在帮助药物研发者科学合理的进行残留溶剂方面的研究,也为药物评价者提供参考。考虑到残留溶剂研究涉及的范围比较广泛,本指导原则主要对原料药的残留溶剂问题进行讨论,并以此为基础,探讨和总结药物研究过程中对残留溶剂问题的一般性原则。药物研发者可参考本指导原则对制剂和辅料的残留溶剂问题进行研究。考虑到药物研究开发的阶段性,本指导原则适用于药物研发的整个过程。

  • 运用反向药理学揭示药物研发新途径

    科技日报 2013年05月21日 星期二 以天然产物药物发现、民族药理学和传统医药为基础的战略选择,被认为有望克服以往药物发现中由时间、成本和毒性这三个因素造成的主要障碍。新的战略选择催生了被称为反向药理学的跨学科研究领域。 反向药理学指的是药物发现先于对其作用方式和机制了解的研究模式,即以长期使用来治疗疾病,并已被证实具有很高安全性和功效的传统药物为化合物资源,通过跨学科的探索性研究,整合已证实的临床经验和实验观察,并通过进一步的预临床和临床研究将先导物开发为候选药物的严格科学方法。 这一过程中“安全”是最重要的出发点,效应变成有待确认的事情。反向药理学将以往的“实验室——临床”的药物发现过程颠倒为“临床——实验室”的相反路径。这种研究模式的创新性在于将有生命力的传统知识和现代科学技术处理结合起来,更快地提供更好和更安全的先导物。 然而各民族传统药物一般为多种化合物的混合物,且往往具有多种药理效应,使得阐明或识别它们的药效成分、生物活性及其药理机制极为困难。中南民族大学生物医学工程学院教授刘向明认为,传统药物研究中亟待解决的关键问题,在于传统药物的药理研究既要阐明其产生药理效应的作用机理,又要确定其产生特定药理效应的药效物质基础,必须从物质基础和作用机理二者的相关性着手,来阐明传统药物临床效应的科学根据。 刘向明以傣药龙血竭的镇痛效应研究为生物学背景,提出了以传统药物本身的药理效应为参照、 将药物的化学成分(组合)的效应与药物本身的效应进行比较,寻求能替代产生原药物效应的化学成分(组合)作为研发新药的先导物这一反向药理学方法的基本原则,充分证明了龙血竭的镇痛效应由它的三种成分协同作用产生。 在纪念化学疗法创始人Paul Ehrlich获诺贝尔奖100周年大会召开之际,大会主席Fritz Sorgel教授邀请刘向明出席时表示,刘向明的工作是卓越的,为药物相互作用的研究做出了重要贡献。(曾露)

  • 【讨论】药物的应用性能指标的分析方法验证

    有个原料药的其中一个重要的指标——磷结合率的测定要做方法验证,碰到一些问题,想请教大家。磷结合率,就是指此药在一定条件下和定量的磷酸根结合,考察每克药物结合了多少摩尔量的磷酸根。这也是此药的用药机理。通过测定起始和结束的磷酸根含量,就得到结合掉的磷酸根。质量指标是5.0~6.5mol/g。问题是反应过程中涉及到很多因素。例如药物在磷酸根溶液中搅拌,总会有一些药物被甩到溶液上的瓶壁上而未反应。例如要过滤掉药物来测定溶液中的磷酸根而不能冲洗药物,药物上总会残留磷酸根。这样的话,方法的重现性就不好。我想这种药物的应用性能指标的测定,质量指标范围是很宽的。那么它的方法验证是不是可以特殊对待?但我手里没有具体的指导文件。请教各位能人来解答。

  • 服用这些药物应忌口

    饮食对部分药物的吸收有影响,或存在相互作用,必须按照各种药物的不同特性,科学地服药,才能确保药物的疗效,同时可降低不良反应发生。   单胺氧化酶抑制剂 在服用呋喃唑酮(痢特灵)、异烟肼(雷米封)、苯乙肼等单胺氧化酶抑制剂时,不宜食用动物肝脏、腌鱼、香蕉、菠萝、巧克力等富含酪胺的食物。牛奶、酵母、啤酒和葡萄酒中也含有较多的酪胺。酪胺能促进体内去甲肾上腺素的释放,在正常情况下,酪胺经肠道吸收后被单胺氧化酶氧化和分解。服用单胺氧化酶抑制剂后,体内单胺氧化酶活性降低,不能分解食物中的酪胺,引起去甲肾上腺素的大量释放,导致血压升高,出现颜面潮红、头痛头晕、恶心呕吐、心跳加快、视力模糊等症状,甚至发生高血压危象和蛛网膜下腔出血。   利尿药 在服用安体舒通、氨苯喋啶时,如果同时食用较多的鱼类、番茄、土豆、紫菜和香蕉、葡萄干等富含钾离子的食物,就可导致高血钾症的发生,出现胃肠痉挛、腹泻腹胀等症状,严重的可致心律失常。   喹诺酮类和四环素类药物 如氧氟沙星、左氧氟沙星、四环素、土霉素、强力霉素等,应避免与富含钙、镁、铁的食物同服。因为钙、镁、铁等金属离子能与这些药物发生化学反应,生成络合物,降低溶解度,影响药物吸收,从而使疗效降低。   磺胺类和氨基糖苷类抗菌药 磺胺嘧啶、磺胺甲基异�唑等磺胺药尿中浓度高,在酸性尿中,其溶解度降低,可在泌尿道内析出结晶,引起肾损害,出现结晶尿、血尿、尿痛、尿少和尿闭等症状,严重者还可致肾功能衰竭。妥布霉素、庆大霉素等氨基糖苷类药物主要经肾排泄并在肾脏皮质部蓄积,对肾脏有一定的毒性作用。在应用这些药物时,如果食用较多的肉类等能酸化尿液的食物,可能加重对肾脏的损害。因此,应多饮水,同时服用碳酸氢钠,少食肉类,多食水果和新鲜蔬菜,以碱化尿液,避免药物的不良反应。   左旋多巴 抗震颤麻痹药,服药时不能食用鱼、肉、动物肝脏、豆类、卷心菜等富含维生素B6的食物。维生素B6是多巴脱羧酶的辅基,使左旋多巴加速代谢脱羧成为多巴胺,而多巴胺不易透过血脑屏障,降低左旋多巴的疗效。同时,在外周组织形成的大量多巴胺,可导致恶心、呕吐、食欲减退、头痛、头晕、体位性低血压,甚至可引起肾功能下降和心律失常。还应避免与富含钙、镁、铁的食物同服,因为钙、镁、铁等金属离子能与左旋多巴分子结构中的两个游离酚羟基形成络合物,影响左旋多巴在胃肠道的吸收,降低药物疗效。   抗过敏药 服药期间不能食用肉制品、奶酪等富含组氨酸的食物。因为组氨酸在体内会转化为组织胺,而抗过敏药抑制组织胺分解,因此造成人体内组织胺蓄积,导致头痛、头晕、心慌等不适症状。   抗贫血药 应用硫酸亚铁片、富马酸铁片等治疗缺铁性贫血时,不宜食用豆制品、动物肝脏、海产品等。因为这些食物富含钙、镁、磷,他们可与铁离子生成不溶性的复合物而降低疗效。   助消化药 胃蛋白酶、淀粉酶、胰酶片、多酶片等助消化药的化学成分是蛋白质,服药期间忌饮茶,因茶叶中富含鞣质,会与蛋白质形成鞣质蛋白沉淀而难于吸收,降低药效。也不宜食用猪肝,猪肝含铜丰富,而铜离子易于和这些酶制剂的酸性基团结合,形成不溶性沉淀物,降低药效。   抗凝血药 服用双香豆素、华法林、硝苄丙酮香豆素等抗凝血药时,不宜食用动物肝脏、蛋黄、绿叶蔬菜等富含维生素K的食物。因为这些抗凝血药化学结构与维生素K相似,两者相互竞争与肝脏中有关的酶结合,使凝血酶原和凝血因子VII、IX、X的生成受抑制,影响药物的抗凝血作用。

  • 体内药物分析方法概述1

    体内药物分析是通过分析的手段了解药物在体内(包括实验动物等机体)数量与质量的变化,获得各种药物代谢动力学的各种参数和转变、代谢的方式、途径等信息。从而有助于药物生产、实验、研究、临床等各个方面对所研究的药物作出估计与评价,以及对药物的改进和发展作出贡献。 体内药物分析任务和对象的特点:1、被测定的药物和代谢物的浓度或活性极低;2、样品中存在各种直接或间接影响测定结果的物质,大多需要分离和净化;3、样品量少,尤其是连续测定时,很难再度获得完全相同的样品;4、工作量较大,随着工作的深入开展,会成倍地甚或按指数级数增加;5、往往要求很快地提供结果,尤其在毒物检测工作中;6、实验室应有多种检测手段,可进行多项分析工作;7、测定数据的处理和阐明有时不太容易。样品的种类、采集和储存一、样品的种类和选取原则:(一)血样:血浆(plasma)和血清(serum)是体内药物分析最常采用的样本,其中选用最多的是血浆。因血浆中的药浓可反映药物在体内(靶器管)的状况。而且血浆中药物浓度的数据报道较多,可供借鉴。血浆是全血(whole blood)在加肝素、枸橼酸、草酸盐等抗凝剂的全血经离心后分取,量约为全血的一半。血清则是在血液中纤维蛋白元等影响下,引起析出血块,离心取得。血块凝结时往往易造成药物吸附损失。全血也应加入抗凝剂混匀,以防凝血。对大多数药物来说血浆浓度与红细胞中的浓度成正比,所以测定全血也不能提供更多的数据,而全血的净化较血浆与血清麻烦,尤其是溶血后,血色素等可能会给测定带来影响。但是一些可与红血球结合或药物在血浆和血球的分配比率因不同病人而异的情况下,则宜采用全血。血样采取量会受到一定的限制,血样取样时间间隔问题也常随测定目的不同而异。目前大都是测定原型药物总量。当药物与血清蛋白结合率稳定时,血药总浓度可以有效表示游离药物的浓度。但对低蛋白症或尿毒症患者,药物结合率降低,则在通常安全有效的血药总浓度中,游离型药物浓度可显著增加。(二)尿样(urine):尿样测定主要用于药物剂量回收研究、药物肾清除率和生物利用度等研究,以及测定代谢物类型等。体内药物清除主要是通过尿液排出,药物可以原型(母体药物)或代谢物及其缀合物形式排出。尿液药物浓度较高,收集量可以很大,但尿液浓度通常变化较大,所以宜测定一定时间内尿中药物的总量(如8、12、24小时内的累计量),需记录排出尿液体积及尿药浓度。尿药浓度改变不直接反映血药浓度,受试者肾功能将影响药物的排泄。尿中药物大多呈缀合状态,测定前要将缀合的药物游离。此外,采集尿液不可能在较短时间内多次取样,排尿时间较难掌握(尤其是婴儿),同时也具有不易采集完全的缺点。(三)唾液(saliva):唾液中的药物浓度通常与血浆浓度相关。样品易得,取样无损害,尤易为儿童接收。有些可从药物唾液浓度推定血浆中游离药物浓度。但有些蛋白结合率较高的药物在唾液中的浓度比血浆浓度低得多,需高灵敏度的方法才能检测。唾液pH值6.9±0.5,每日分泌量1~1.5L,含有的主要电解质有Na+、K+、Cl-、HCO3-等,主要有机成分是粘[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]液质[/color][/url]和淀粉酶。采样一般是在漱口后15分钟,收集口内自然流出或经舌在口内搅动后流出的混合唾液(吸管内吸附的少量唾液用稀释液洗出),用2000~3000rpm离心15分钟,小心吸取上清液,进一步分离、净化。也可采用物理(嚼石蜡片、小块聚四氟乙烯或玻璃大理石)或化学(酒石酸、维生素C)的方法刺激,在短时间内可得到大量唾液,但药浓也可能会受到影响。(四)其它:乳汁、动物脏器组织匀浆等。

  • 【求助】求助:药物检测问题!

    各位有没有直到一般怎么处理全血样品啊,俺指的是未离心的加入抗凝剂后的全血,要想进一步测定全血药物浓度,好像要破坏血细胞,让其结合的药物释放入血浆吧,这步一般都用什么方法呢?谢谢各位了

  • 南开大学在药物传输载体研究中获重要进展 新型水凝胶能包裹和缓释各类药物

    最新发现与创新 中国科技网讯 南开大学药物化学生物学国家重点实验室在药物传输载体研究方面取得重要进展,其研究成果“基于蛋白—多肽特异性结合的小分子水凝胶”,近日发表在《德国应用化学》上。 据课题组介绍,药物传输是实现药物疗效不可或缺的重要环节。利用现代生物化学技术开发的新型多肽/蛋白质、抗体、疫苗及基因等新型药物在环境及人体内极易失活和降解,从而导致生物利用度低。而先进的药物载体和传输技术是提高药物的生物利用度、增加药物疗效、降低其毒副作用和改善病人耐受性的主要手段。从20世纪90年代开始,外表类似果冻的小分子水凝胶作为一种新颖的生物材料,在药物传输方面展现了良好的应用前景。如何在温和条件下制备水凝胶用于药物传输,一直是科学家力求达到的目标。 南开大学杨志谋、龙加福教授课题组结合各自在相应研究领域的积累,提出利用蛋白质和多肽特异性结合的特点制备新型蛋白—多肽杂化水凝胶。该体系利用蛋白—多肽的特异性结合来增强多肽自组装纤维之间的结合力,从而形成三维网络结构以及形成性质更为优异的水凝胶。他们针对抗肿瘤药物、多肽/蛋白质药物及基因药物,重点以嵌段共聚物、超分子化合物、小分子凝胶及高分子水凝胶等材料为基础,研发出生物相容性高的可注射局部药物传输系统。该类新型药物传输系统由蛋白质和多肽组成,生物相容度高。 同时,该类水凝胶能包裹各类药物,可局部注射于病灶,起到局部长期缓释药物的效果,提高病人耐受性,减轻毒副作用。(通讯员 周兴龙 韦承金 记者 冯国梧) 《科技日报》(2012-7-15 一版)

  • CATO独家 | 抑制胃酸分泌药物——富马酸沃诺拉赞杂质

    CATO独家 | 抑制胃酸分泌药物——富马酸沃诺拉赞杂质

    ◇关于[font=UICTFontTextStyleBody]富马酸沃诺拉赞杂质[/font][font=UICTFontTextStyleBody][/font] 富马酸沃诺拉赞是一种抑酸的药物,又称为钾离子竞争性酸阻滞剂,通过[font=.pingfang sc]竞争性的阻断[/font]H+,K+-ATP酶(质子泵)K+结合位点,抑制了K+对H+,K+-ATP酶(质子泵)的结合作用,从而达到抑制了胃酸分泌的效果,除此之外还可以抑制胃肠道上部黏膜损伤的形成,在临床上可以治疗反流性食管炎。富马酸沃诺拉赞与普通抑制胃酸的药物,例如剂奥美拉唑、兰索拉唑等相比较,本品因为无需肠溶包衣,所以奇效更快,效果时间也更长。 [font=UICTFontTextStyleBody]CATO[/font]标准品提供的[font=UICTFontTextStyleBody]富马酸沃诺拉赞杂质[/font],可以治疗胃溃疡、十二指肠溃疡等疾病。[font=UICTFontTextStyleBody][font=.pingfang sc] [/font][/font][img=,631,804]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/02/202402021602111695_2371_6381607_3.png!w631x804.jpg[/img][font=UICTFontTextStyleBody] [/font]

  • 生物芯片技术在药物R&D中的应用

    生物芯片技术在药物R&D中的应用(上)( 邓沱,宁志强,周玉祥,程京 )摘自“生物引擎”   1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国Pennsylvania大学问世。在随后的50年里,以美国的硅谷为摇篮,计算机技术不断飞速发展,给我们的生活带来了巨大的变革。无独有偶,1991年又是在美国硅谷,Affymax公司开始了生物芯片的研制,他们将芯片光刻技术与光化学合成技术相结合制作了寡核苷酸阵列芯片。近年来,以DNA芯片为代表的生物芯片技术,得到了迅猛发展,已有多种不同功用的生物芯片问世。目前生物芯片技术已应用于分子生物学、疾病的预防、诊断和治疗、新药开发、生物武器的研制、司法鉴定、环境污染监测和食品卫生监督等诸多领域,已成为各国学术界和工业界所瞩目并研究的一个热点。 生物芯片的概念源自于计算机芯片,狭义的生物芯片即微阵列芯片,主要包括cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列和小分子化合物微阵列。分析的基本单位是在一定尺寸的基片(如硅片、玻璃、塑料等)表面以点阵方式固定的一系列可寻址的识别分子,点阵中每一个点都可以视为一个传感器的探头。芯片表面固定的分子在一定的条件下与被检测物进行反应,其结果利用化学荧光法、酶标法、同位素法或电化学法显示,再用扫描仪等仪器记录,最后通过专门的计算机软件进行分析。广义的生物芯片是指能对生物成分或生物分子进行快速并行处理和分析的厘米见方的固体薄型器件,其主要种类有微阵列芯片、过滤分离芯片、介电电泳分离芯片、生化反应芯片和毛细管电泳芯片等。 随着二十一世纪的到来,制药公司正面临着一次严峻的市场挑战。这些公司为了保持或增强在市场上的竞争力,不得不寻求发展新的药物开发技术以提高药物发现的速度,缩短新药上市的时间,减少药物开发的成本。近年来生物芯片技术的飞速发展,引起了制药业的极大兴趣,使得生物芯片技术在药物研究与开发领域得到越来越广泛的应用,已逐渐渗入到药物研发过程中的各个步骤。本文将主要讨论生物芯片技术在药物靶点发现与药物作用机制研究、超高通量药物筛选、毒理学研究、药物基因组学研究以及药物分析中的应用。一、 生物芯片在药物靶点发现与药物作用机制研究中的应用 药物靶点发现与药物作用机制研究是生物芯片技术在药物研发中应用最为广泛的一个领域。在药物靶点发现和药物作用机制研究中所使用的生物芯片主要是指DNA芯片。在DNA芯片的表面,以微阵列的方式固定有寡核苷酸或cDNA。使用DNA芯片可以对研究者感兴趣的基因或生物体整个基因组的基因表达进行测定。在当代药物开发过程中发现和选择合适的药物靶点是药物开发的第一步,也是药物筛选及药物定向合成的关键因素之一。人体是一个复杂的网络系统,疾病的发生和发展必然牵涉到网络中的诸多环节。当今严重威胁人类健康的心脑血管疾病、恶性肿瘤、老年性痴呆症和一些代谢紊乱疾病都是多因素作用的结果,往往不能归结于单一因素的变化。应用一些基因寻找策略如DD-PCR等虽然为发现新的功能基因提供了一些线索,但还是有相当的局限性。而DNA芯片可以从疾病及药物2个角度对生物体的多个参量同时进行研究以发掘药物靶点并同时获取大量其他相关信息。因此可以说,在这种情况下,任何一元化的分析方法均不及DNA芯片这种集成化的分析手段更具有优势。 DNA芯片在药物靶点发现与药物作用机制研究中的应用具体表现在以下几个方面。(一) 比较正常不同组织细胞中基因的表达模式 基因的表达模式给它的功能提供了间接的信息。例如只在肾脏中表达的基因就不大可能与精神分裂症有关。一些药物的靶点是在整个身体中分布广泛的蛋白质,这类药物的副作用往往比较大。而选择只在特异组织中才表达的蛋白作为药物筛选的靶点,可以减少药物对整体产生的副作用,因而更引起人们的关注。例如骨质疏松症(osteoporosis)与破骨细胞(osteoclasts)的功能有关,破骨细胞可以破坏并吸收骨质,当骨质的形成与破坏出现不平衡的时候,就会导致骨质疏松症。如果破骨细胞的功能得到抑制,那么就可以控制骨质疏松症的发生和发展。利用已有的人类EST序列和DNA芯片技术,可以容易地得到只在破骨细胞中进行表达的基因如cathepsink基因,它编码半胱氨酸蛋白酶。以cathepsink基因作为靶标,筛选对它有抑制作用的药物,就有可能得到治疗骨质疏松症的药物。但是这种方法也有其局限性,它只能得到mRNA水平的表达谱,另外组织一般由多种细胞组成,而要将这些细胞分离很困难。(二) 研究正常组织与病理组织基因表达差异 正常组织在病变的过程中,往往伴随着基因表达模式的变化。基因表达水平的升高或降低,可能是病变的原因,也可能是病变的结果。若基因表达的变化是病变的原因,则以此基因为靶点的药物就可能逆转病变;若基因表达的变化是病变的结果,则以此基因为靶点的药物就可能减轻病变的症状。DNA芯片技术可以在病理组织与正常组织之间一次比较成千上万个基因的表达变化,找出病理组织中表达异常的基因。Heller等人提取正常及诱发病变的巨噬细胞、软骨细胞系、原代软骨细胞和滑膜细胞的mRNA,用包含细胞因子、趋化因子、DNA结合蛋白及基质降解金属蛋白酶等几大类基因的cDNA芯片进行筛选,发现了数种变化明显的基因。其中除了有已知与类风湿关节炎有关的TNF、IL-1、IL-6、IL-8、G-CSF、RANTES、VCAM的基因外,还有编码基质金属弹性蛋白酶HME、IL-3、ICE、趋化因子Groα等的基因。而以前认为金属弹性蛋白酶只存在于肺泡巨噬细胞和胎盘细胞中。弹性蛋白酶可以破坏胶原纤维及组织基底膜层,它在类风湿关节炎病理组织中的出现,为治疗该病提供了新的药物靶点。 利用DNA芯片来寻找疾病相关基因的策略尤其适用于病因复杂的情况。例如,恶性肿瘤的发生常常是多基因共同作用的结果,DNA芯片技术在肿瘤细胞基因表达模式及肿瘤相关基因发掘中具有重要的作用。Wang等人将一些看家基因、细胞因子及受体基因、细胞分裂相关基因及其他一些癌基因共5766个基因的cDNA探针固定在芯片上,对正常卵巢组织及卵巢癌组织的mRNA进行分析,发现两者之间30%基因表达相差两倍以上,9%相差3倍以上,其中上调较为明显的有CD9、上皮糖蛋白(epithelial glycoprotein)、p27及HE蛋白激酶抑制物等。这些结果不仅进一步证实了以前用其他方法获得的结果,还提供了一些新的信息。再如,Kapp等人用包含950个DNA探针的DNA芯片分析比较霍奇金病细胞系L428及KMH2与EB病毒永生化的B淋巴细胞系LGL-GK的基因表达谱,发现霍奇金病源的细胞系中白细胞介素-13(IL-13)及白细胞介素-5(IL-5)表达异常增高;用IL-13抗体处理霍奇金病源的细胞系可显著抑制其增殖。此发现提示,IL-13可能以自分泌形式促进霍奇金病相关细胞增殖。IL-13及其信号转导途径可能成为霍奇金病治疗及药物筛选的新靶点。(三) 建立模式生物细胞中的基因表达模型 采用模式生物细胞进行试验,条件容易控制,对模式生物基因表达的研究将启发人们发现和确认新的药物作用靶点。目前,已有多种模式生物(如酵母)的基因组计划已经完成。 酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)就是一种可用来进行药物筛选的较为理想的模式生物。它是真核生物而且基因组已全部测序,细胞繁殖快,易于培养,与哺乳动物细胞有许多共同的生化机制。现在已经发现,在酵母细

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