药物信息学在新药发现中的应用和研究进展-中国医药生物技术.pdf

中国医药生物技术 2010 年 8 月第 5 卷第 4 期 Chin Med Biotechnol, August 2010, Vol. 5, No. 4 241 DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2010.04.001 ·述评· 药物信息学在新药发现中的应用 和研究进展 钟武，肖军海，赵饮虹，李松 药物信息学是应用人类基因组计划产生的大 计治疗特定疾病的疫苗等等，都具有极大的潜在 量数据和全球分子生物学研究的结果，探讨发现药 优势。 物的新靶点、新方法，促进药物研究进程的一门新 1.1 药物靶点的发现技术 的交叉学科，涉及生物信息学、化学信息学、计算 药物发现（drug discovery ）的主要方式是进行 化学、组合化学等多领域学科，并包括药物代谢动 药物设计和筛选，其主要围绕药物作用靶点进行， 力学性质和毒性预测、高内涵筛选及代谢模型等综 药物研究的主要瓶颈就在于药物靶点的发现。目前， 合信息在新药发现和发展中的整合、分析和应用。 全世界治疗药物的作用生物靶标分子约有 500 个， 药物信息学对于加快新药发现，缩短新药的研发周 主要有细胞膜受体（占 45% ）、各种酶靶（占 28% ）、 期起着非常重要的作用。 激素与因子（占 11% ）、离子通道（占 5% ）、DNA （占 2% ）、核受体（占 2% ）以及其他靶标（占 7% ） 1 药物信息学的发展现状和主要进展 等。而根据人类基因组研究结果预测的药物靶点， 在生物信息学概念提出的同时，研究人员就认 据保守估计可能含有的靶标约为 5000 ~ 10 000 种， 识到生物信息学在药物研究中的重要性，应用生物 是目前已知靶点数目的 10 ~ 20 倍，其中可能包括 信息学开展新药研究现已成为生物信息学研究的 约 3500 种酶靶、2000 种左右的离子通道、1000 种 重要方向之一。在生物信息学研究中，最早被确定 左右的 G 蛋白耦联受体以及 150 种左右的核受 的应用目标之一就是药物研究，药物研究是生物信 体。2009 年全球医药市场的销售总额为 8150 亿 息学用途最广、价值最高的应用领域。药物研究花 美元，如能充分发掘基因组数据，利用高通量组学 费昂贵而且过程漫长，一个新药从发现到临床应 手段进行新药靶的发现，依靠现有的新药创制技术 用，大约需要 10 年时间，所需花费 5 亿 ~ 10 亿 平台就可能获得十倍于现有药物总和的新药，其经 美元。特别是在药物发现的过程中，需要消耗的时 济效益不言而喻。因此欧美各国相继成立了生物数 间和费用更高，直接制约着新药研究的速度。将药 据中心，如美国的国家生物技术中心和国家基因组 物信息学引入到药物研究的过程中，可以极大地加 资源中心、英国的欧洲生物信息研究所和日本的国 快新药研究的进程，缩短研究周期，降低研究费用。 家遗传学研究所等，投入大量的资金开展药物靶标 从药物研究的全过程来看，几乎每一个环节都 的发掘、生物大分子空间结构模拟和药物设计，希 与药物信息学有着密切的关系。如新药发现、药物 望能在新药发现方面取得重大突破。 的临床前研究和临床研究，都可以通过药物信息学 发现新的药物靶点已成为新药发现或药物筛 的技术方法，深入全面地认识药物的作用机制，解 选的主要任务之一。药物作用靶点是指具有重要生 释药物的作用，评价药物的效果，确定药物的应用 理或病理功能，能够与药物相结合并产生药理作用 前景。近年来关于基因组药物学的研究，为药物信 的生物大