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关于药物化合物筛选

关于药物化合物筛选# Biology - 生物学

r*e2014-11-30 08:11

1 楼

身体装饰目前在英国很流行，主要是在皮肤上穿上环，然后系上丝带，营造穿紧身衣的
效果。
据英国《每日邮报》报道，最近流行的皮肤“穿洞紧身衣”使得纹身、肚脐环甚至是雷
人教母 Lady Gaga都相形见绌。这种新兴的整形风尚主要是将金属环扎进皮肤，然后用
丝带连起所有的金属环系起来，看起来就像是穿了紧身衣。
这种 “装饰”可以在身体的任何部位进行，只要皮肤面积容得下针线即可。标新
立异的潮人们主要在后背和肋骨处穿洞，有人甚至在喉咙上扎环。不过，这也是一项价
格不菲的整形，要价高达300英镑。
当今时代，在身上刻字纹身、皮下植入硅胶丰胸甚至植入兽角装饰都不是难事。前
一段时间雷人教母Lady Gaga就在一次电视采访中宣称支持皮下植入肉色“兽角”。而
“穿洞紧身衣”显然成为最新的整形风尚。
在皮肤上“缝”上丝带后，通常需要忍受一个小时的疼痛以达到“穿上紧身衣”的
效果。不过，这种效果只是暂时的，伤口会于几周后长合，只留下一些疤痕。业内人士
表示，这种穿洞手术正日益受到人们的追捧，同时也需要比做其他手术更大的勇气来面
对疼痛。
近日，外科整形专家凯文?汉考克对这股横扫英国的新风尚提出警告，称此手术过
后会引起一系列问题：“金属环拉起皮肤的过程具有风险，一排排金属环可能会出血并
导致感染。”
“这类外科整形手术都会结疤，不同的人会面临不同的结疤过程，”凯文介绍，“
有些人的结疤症状比较轻微，有些人则面临着伤口过度愈合，原来打洞的地方留下一个
永久性的红色肿块。”
“这是一种近乎自虐的行为。”凯文指出。
迷恋这一风尚的潮人则声称该手术并无危险。
家住南安普顿的劳拉就是这样一位潮人。她不仅在自己的工作室提供该项整形服务
，自己也“穿了”这么一件丝带“紧身衣”。
“由于每个人都希望与众不同，这种身体装饰非常流行。很多人过来想做这个手术
，其中有位女士都45岁了，”劳拉表示：“当然啦，手术很疼，毕竟要在皮肤上穿针走
线。很多人都知道会很疼，但他们愿意。”
劳拉还说，这种手术并不危险，因为针不会扎入皮肤下面太深，三四周以后，伤口
自然愈合。

a*52014-11-30 08:11

2 楼

看见大家在讨论药物化合物筛选，我也说说我的看法，个人意见，仅供参考，呵呵。
其实药物化合物筛选绝对不是药物开发的限速步骤，HTS是效率很高的，相对于整个药
物开发来说，是既不费钱也不费力又不费时间的一步，所以这是主流，结构和计算机的
辅助设计一般也就是用来优化已知的化合物，或是小实验用来玩玩的。如果一个位点被
证明有商业价值，几年内，就会有各种的抑制剂。就像是vegf/vegfr，这10几年来，
有不下十几种药物投入临床了。其实这反而证明了这30年生物发展的成果，设计一套细
胞水平的筛选系统，并不是难事。现在化合物筛选的问题是化合物库的问题。很多有
效的药物其实是很难合成的，是从植物中提取的，像是紫杉醇taxol，这种化合物肯定
还有，但是现在的化合物库很难包括这种大分子。这种天然产物的筛选都是国家力量的
结果，是钱砸出来的，例如紫杉醇或是青蒿素。
其实最重要的问题，还是即使有抑制剂，没有动物实验或是人体试验，根本不知道这个
抑制剂有没有用，其实这也是现在生物研究的局限性。大部分抑制剂，在裸鼠上就已经
不行了，就靠p value 证明有效，到了人上就更没法说了。而且很难推测一个药同样的
机理，是对这种癌有效，还是那种癌有效。并且副作用的话，不上动物，甚至不上人，
都是无法推测的。这和化合物的专一性也没啥太大关系。例如以前谁会想到notch抑制
剂会导致血管癌。而cox2的抑制剂对心脏有那么大的副作用。
最后补充一句，做基础研究的就是垫脚石，是杯具。早点做别的去吧。

a*e2014-11-30 08:11

3 楼

矫正脊椎

m*D2014-11-30 08:11

4 楼

以前写过一篇科普。那时library里天然的小分子是很少。后来在一家分析公司做，注
意到有公司在作收集天然提取物，不知道现在进展如何了。是，这也是为他人作嫁衣的
事情。
从网上中医西医争论说开去
网上的中医西医争论不少，但争论常常是没有争到点子上，最后都是对骂收场。本人从
事分子生物学研究多年，从基础研究转到肿瘤药物的筛选。提点自己的看法。
要论中医，其实要分清中医和中药两个部分。前者的诊断部分（望闻听号脉一类），就
是中医的死忠者估计也更愿意用西医的办法了。看国内各大医院引进的仪器，病人更愿
意去名医院就诊，也能看出来中医在这方面的劣势了。中医的指标是建立在经验的基础
上的，在医疗不发达的过去，自然是有用。一个“老中医”的名词实际上就说明了中医
是建立在经验的基础上的。但今天生物科学发达到了从基因水平来诊断，这种凭经验的
中医诊断方式又如何能抗衡呢？以本人研究的乳腺癌为例，同样的乳腺癌，在西医上要
分许多亚型。粗分的就有雌激素受体阳性和阴型，两种病人在雌激素受体基因的表达上
的不同，决定了治疗和用药就不一样。这种分子水平的检测和分型，凭望闻听等手段又
岂能分辨？不能分辩，又岂能找到对应的治疗方法呢？
这里要说的是中药。中药其实并不是中国独有。世界上许多民族都有一些草药治疗疾病
的偏方。但中药该是最系统的了。对一些病症，中药的治疗效果是明确的。但由于科技
的不发达，中药中真正起作用的部分并不清楚，更不用说作用机理了。如何应用现代科
学，把中药里这些起作用的化学成份分析纯化出来，搞清楚作用机理和副作用，再通过
现代化学合成手段和药物筛选，找到更有效但副作用更小的化学物质，恐怕是中药的唯
一出路，也是对现代医学的贡献。
用现代科学结合中药而找到更好的药物不是没有先例。青蒿素就是中国科技工作者用现
代科学结合中药偏方成功的典范。青蒿治疗疟疾出自晋代名医葛洪所著《肘后方》。科
学家们经过不懈努力，分离提取并验证了青蒿抗疟疾的主要有效成分是青蒿素。在化学
结构分析和化学合成的基础上，通过药理和临床试验，合成了更有效的衍生化合物。
在筛选和利用中草药的有效成份上，目前有两种思维方式。一种思维就是上面这个青蒿
素的方式。利用中药偏方知识，从中草药中分离纯化找到有效成份，再在这个基础上通
过药理研究，合成更有效但副作用小的衍生物。另一种思维就是先不管偏方，用现代分
离纯化手段近可能的把中草药中复杂的化合物分离纯化出来，然后构建所谓的“化合物
资料库”（compound library)。通过生物基础研究，在一种特定疾病的机理比较清楚
的基础上，这种library可以被用来筛选对应的药物。
本人从事的药物筛选是第二种思维。对雌激素如何调控基因的表达，进而促进乳腺癌雌
激素受体阳性癌细胞生长的机理进行了十多年的研究，在搞清楚雌激素受体与它调控的
基因片断（DNA)结合是雌激素促进雌激素受体阳性癌细胞生长的重要一环的基础上，对
雌激素受体结合的特定DNA进行化学修饰标记，使这段DNA 在溶液里转动的情况能用物
理化学的旋光方法进行检测。由于这段DNA比较小，在溶液里旋转就快。当它和雌激素
受体结合后，这个巨大的DNA-雌激素受体复合物（complex)就会旋转慢。在药物筛选时
，我们把library里的化合物一个一个加到DNA-雌激素受体的溶液了，看那个化合物能
使旋光发生变化，就知道相应的化合物有可能抑制（或加强）雌激素受体与DNA的结合
。这些筛选出来的化合物要进一步分析，知道它们的作用机理，副作用等等，再通过化
学结构分析，化学合成更多结构相关的化合物，作进一步的筛选和优化，直到找到有效
的治疗药物。用这种方式成功的例子很多，如肿瘤化疗上用的紫山醇就是成功的例子。
遗憾的是，现有的library里，天然的化合物（从植物里提取出来的）比例还是太少。
大多数化合物还是人工合成的。六七十年代苏联倒是分离纯化了一些，后来流入西方市
场。美国有不少公司在作这些纯化和收集的工作。希望有一天更多的天然化合物进入这
种library。天然化合物的优点是结构复杂，没有目标的人工合成一般是不会合成这些
复杂的化合物的。
这些研究是耗钱耗人力的。箐篙素从研究到药，国内有几十个研究单位，几千研究人员
的参与。美国的生物科技在上世纪的迅猛发展，为今天寻找药物打下了一个良好的理论
基础。许多疾病的机理在分子水平有了深入的研究。如许多肿瘤相关的基因突变已经知
道了，并有相关的分子水平的诊断手段。但由于肿瘤相关的基因很多，突变也可以因个
体而异，很多肿瘤还没有找到对应的治疗手段。但早期诊断的普及提高了通过传统的外
科手术切除和接下来的放疗化疗的成功率。而找到治疗的方法的前景还是鼓舞人心的。
看西方大制药公司对药物研究的投入，就知道他们对研发的重视程度。去年去Novartis
的研发单位面试（考虑家庭因素，最后没接受他们的 offer。)，看他们每年花几个亿
，集中在十来个疾病的研究上，就知道对研发的重视。在美国有许多象Novartis这样的
公司每年都在研发上花大量的钱。而反观中国的制药行业，在这种高科技研发上的投入
就少得可怜。中国的生物基础研究落后美国，而在制药的应用研究上企业又不能大手笔
，要赶超美国，会相当不容易。
再回到中医中药的争论上。同胞们确实要摒弃那种“祖宗的东西不容说三道四”的心态
。落后了，要承认不足。要虚心，从他人的成功中找出自己的路。中医越来越跟不上潮
流是免不了的。“老中医”的经验输给现代科技文明不是什么丢脸的事，而我们这一代
人因思想顽固而不接受新的科学文明，导致落后才是真正丢脸的事。
前几天放假在家陪儿子看“藏龙卧虎”，儿子问为什么那把400年久的剑能砍断400年后
的其它武器呢？再想到金庸等的武侠小说，哈哈，中国人的“崇古”原来也是一种“文
化”。但千万不要忘了，古董可以增值保值，但不代表古董上的科技含量比现代高。材
料科学上的进步，一把青铜制造的越王勾践剑，是不可能与今天的钢铁比硬度的。
（二0一0年一月十三日）

B*e2014-11-30 08:11

5 楼

黑丝带？？！！

b*k2014-11-30 08:11

6 楼

天然产物的意义一直有争议是吧？一是说结构变异覆盖的区间有没有很大，还有一个问
题是就算找到活性分子大规模合成也很可能不容易

【在 m*********D 的大作中提到】

: 以前写过一篇科普。那时library里天然的小分子是很少。后来在一家分析公司做，注
: 意到有公司在作收集天然提取物，不知道现在进展如何了。是，这也是为他人作嫁衣的
: 事情。
: 从网上中医西医争论说开去
: 网上的中医西医争论不少，但争论常常是没有争到点子上，最后都是对骂收场。本人从
: 事分子生物学研究多年，从基础研究转到肿瘤药物的筛选。提点自己的看法。
: 要论中医，其实要分清中医和中药两个部分。前者的诊断部分（望闻听号脉一类），就
: 是中医的死忠者估计也更愿意用西医的办法了。看国内各大医院引进的仪器，病人更愿
: 意去名医院就诊，也能看出来中医在这方面的劣势了。中医的指标是建立在经验的基础
: 上的，在医疗不发达的过去，自然是有用。一个“老中医”的名词实际上就说明了中医

c*72014-11-30 08:11

7 楼

疼。。。
后背一阵，
凉风。。
不好。。。
已中招。。。

s*92014-11-30 08:11

8 楼

做学术的需要thinking outside the box...
一个库对一个靶点的筛选随便就要上百万美金，这可不便宜。当然如果非要说便宜是相
对于一个药的总开发成本。高成本正是传统制药业的桎梏。
如果有新的筛选技术如果能极大降低成本和提高通量，比如同时筛选几百上千个靶点和
化合物库（10^6-10^9)、抗体库(10^6-10^15)，同时拿到多重信息，这对药物与靶点的
发现与后期临床试验都会带来很大帮助。所以筛选技术的研发也很重要。
天然产物库用传统的方法很难制备。合成生物学辅以超高通量单分子与微流控技术会带
来变革。

【在 a*******5 的大作中提到】

: 看见大家在讨论药物化合物筛选，我也说说我的看法，个人意见，仅供参考，呵呵。
: 其实药物化合物筛选绝对不是药物开发的限速步骤，HTS是效率很高的，相对于整个药
: 物开发来说，是既不费钱也不费力又不费时间的一步，所以这是主流，结构和计算机的
: 辅助设计一般也就是用来优化已知的化合物，或是小实验用来玩玩的。如果一个位点被
: 证明有商业价值，几年内，就会有各种的抑制剂。就像是vegf/vegfr，这10几年来，
: 有不下十几种药物投入临床了。其实这反而证明了这30年生物发展的成果，设计一套细
: 胞水平的筛选系统，并不是难事。现在化合物筛选的问题是化合物库的问题。很多有
: 效的药物其实是很难合成的，是从植物中提取的，像是紫杉醇taxol，这种化合物肯定
: 还有，但是现在的化合物库很难包括这种大分子。这种天然产物的筛选都是国家力量的
: 结果，是钱砸出来的，例如紫杉醇或是青蒿素。

n*i2014-11-30 08:11

9 楼

所谓“蛋疼”，不过如此。

b*k2014-11-30 08:11

10 楼

相比哪怕是一期临床的花费做screen花的那点钱都不值一提大药厂里要做个百万
compound的screen都不需要什么领导签字一般的科学家征求顶头上司批准就可以做了
这个钱都省完也降低不了什么成本啊

【在 s******9 的大作中提到】

: 做学术的需要thinking outside the box...
: 一个库对一个靶点的筛选随便就要上百万美金，这可不便宜。当然如果非要说便宜是相
: 对于一个药的总开发成本。高成本正是传统制药业的桎梏。
: 如果有新的筛选技术如果能极大降低成本和提高通量，比如同时筛选几百上千个靶点和
: 化合物库（10^6-10^9)、抗体库(10^6-10^15)，同时拿到多重信息，这对药物与靶点的
: 发现与后期临床试验都会带来很大帮助。所以筛选技术的研发也很重要。
: 天然产物库用传统的方法很难制备。合成生物学辅以超高通量单分子与微流控技术会带
: 来变革。

h*i2014-11-30 08:11

11 楼

背疼

m*D2014-11-30 08:11

12 楼

你这两个问题估计化学那边的朋友能回答。我不大懂化学方面的。看了眼花缭乱的几十
步成箐篙素，合成上的进步这些年也还不错吧？对天然提取物在library里的缺失是当
时做的时候的直观印象，不少文献也有提及。我当时在一家小公司做，还鼓励那个老板
收集呢，他公司做分析，不少类似样品，他收集是free的，gc-ms还可以confirm结构呢
。收集两三块板也是千把个呢。后来听说有人在搞。

【在 b******k 的大作中提到】

: 天然产物的意义一直有争议是吧？一是说结构变异覆盖的区间有没有很大，还有一个问
: 题是就算找到活性分子大规模合成也很可能不容易

a*52014-11-30 08:11

13 楼

1. 有没有用试了才知道，二甲双胍到现在还不知道具体的靶点是什么，照样是一线药
。 2. 只要有用，合成根本不是问题，刚开始紫杉醇成本高到nci都负担不起了，只好
送出去了。但几年时间半合成就很成熟了，成本也不高。

【在 b******k 的大作中提到】

: 天然产物的意义一直有争议是吧？一是说结构变异覆盖的区间有没有很大，还有一个问
: 题是就算找到活性分子大规模合成也很可能不容易

s*92014-11-30 08:11

14 楼

你说的是现状，我们要想的是如何改变。做学术的不是都想找到game changer的东西吗。

了

【在 b******k 的大作中提到】

: 相比哪怕是一期临床的花费做screen花的那点钱都不值一提大药厂里要做个百万
: compound的screen都不需要什么领导签字一般的科学家征求顶头上司批准就可以做了
: 这个钱都省完也降低不了什么成本啊

a*52014-11-30 08:11

15 楼

太对了。

了

【在 b******k 的大作中提到】

a*52014-11-30 08:11

16 楼

因为不可能找到game changer的东西，真正费钱的不是做学术的能解决的.

吗。

【在 s******9 的大作中提到】

: 你说的是现状，我们要想的是如何改变。做学术的不是都想找到game changer的东西吗。
:
: 了

r*k2014-11-30 08:11

17 楼

个人认为中医的诊断部分也不是完全没有可取之处的，一个典型的例子就是所谓的亚健
康状态，人有疲劳焦虑失眠之类的症状，但并不一定能被诊断成生病。中医会针对这种
情况进行调理，但西医一般并不进行治疗。

b*k2014-11-30 08:11

18 楼

我说的是结构变异的范围够不够大和有没有用没关系
2这个我就知道会有人拿紫杉醇做例子，问题是1>紫杉醇现在用的还是半合成，还得靠
天然提取物，而这个不是什么小分子都能大量制备的 2>天然产物总体而言合成比人工
化合物大也是事实，那么在开始筛之前，要不要下决心真的去筛那种即便筛出来合成也
很困难的物质就是个问号实际上也阻碍了大家广泛的去用天然产物库

【在 a*******5 的大作中提到】

: 1. 有没有用试了才知道，二甲双胍到现在还不知道具体的靶点是什么，照样是一线药
: 。 2. 只要有用，合成根本不是问题，刚开始紫杉醇成本高到nci都负担不起了，只好
: 送出去了。但几年时间半合成就很成熟了，成本也不高。

m*m2014-11-30 08:11

19 楼

阅毕
文章料无新意，文中提到的从动物到人体试验的局限做药的那个不知道？

【在 a*******5 的大作中提到】

b*k2014-11-30 08:11

20 楼

其实把谁要弄个尺寸只有老鼠大小的人或者至少细胞是人的、身体构造是人的老鼠，
那一切问题就都解决了：体外实验的预测性问题、动物模型的真实性问题、动物和人的
相似性问题。。。

【在 a*******5 的大作中提到】

b*a2014-11-30 08:11

21 楼

楼主说的对，现在的化合物库和化合物设计、合成、in vitro筛选等都不是瓶颈，in
vitro筛选的效力惊人，只要有足够的化合物，in vitro活性都可以得到。
真正的瓶颈在in vivo筛选，这里面的最大问题的动物模型，现在最常用的是大鼠和小
鼠。这些动物in vivo和人类的相关性、预测性等完全没有办法，动物模型本身的病理
状态和人疾病的相关性等。如果哪一天猴子模型可以很普遍的应用，可能这些预测性和
相关性会好很多。
《PNAS》最近提到的生命科学类11月最受关注的十篇论文中提到小鼠模型须小心使用，http://www.biomart.cn/news/103/129225.htm
小鼠被广泛用于模拟人类代谢、疾病和药物应答，是医学研究中的一个基本工具。然而
斯坦福大学的研究指出，人类和小鼠的基因表达存在着惊人的差异，不论是蛋白编码基
因还是非编码基因。这项研究发表在十一月十七日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。
相信在未来的不久对大鼠基因表达也会有类似的研究，这样应该可以比较好的解释为什
么动物模型的相关性和预测性是如此之差。
小鼠被广泛用于模拟人类代谢、疾病和药物应答，是医学研究中的一个基本工具。然而
斯坦福大学的研究团队指出，人类和小鼠的基因表达存在着惊人的差异，不论是蛋白编
码基因还是非编码基因。这项研究发表在十一月十七日的美国国家科学院院刊PNAS杂志
上。
Michael Snyder及其同事在15种组织中比较了人类和小鼠的基因表达情况，包括大脑、
心脏、肝脏、肾脏等等。他们发现，物种间的基因表达差异要大于组织间的差异。举例
来说，小鼠肝脏与人类肝脏基因表达的相似性，要低于小鼠肝脏与小鼠心脏的相似性。
这项研究使用了ENCODE、modENCODE等资源的RNA-seq数据，覆盖的组织类型更加全面。
“我们认为人类和小鼠在遗传学上非常类似，但它们的转录组差异其实很大，”耶鲁大
学的生物信息学家Mark Gerstein评论道。
之前也有过类似的比较研究，不过它们得出了相反的结论。比如有研究指出，小鼠肝脏
与人类肝脏基因表达的相似性，高于小鼠肝脏与小鼠大脑的相似性。Snyder认为，这些
研究中的组织承担了互不相干的特殊功能，比如肾脏、睾丸、大脑、肝脏和肌肉。特化
组织之间的显著差异导致“机体内的器官相似性没有得到充分的认识。”
Snyder及其同事在人类和小鼠中鉴定了四千多个差异性表达的基因。随后，他们分析了
这些差异背后的表观遗传学改变（比如组蛋白修饰）。研究显示，当基因在某个物种高
水平表达时，组蛋白H3K4me3和H3K27ac表现出更高的启动子活性。这说明小鼠和人类的
基因表达差异是真实的生物学现象，不是实验或分析错误造成的。
研究人员还对非编码RNA进行了研究。他们发现，这些转录本在组织间的多样性要大于
蛋白编码基因。大多数非编码转录本具有高度的组织特异性，不过要确定哪些转录本在
组织间特异性表达还需要更多的数据。此外这项研究还证明，人和小鼠之间的调控信息
（比如转录因子结合）存在着较大的差距。
“小鼠和人类的基因基本相同，但基因的表达模式有着不可忽视的差异，”Snyder说。
这项研究可以告诉我们，使用小鼠模型在哪些方面更有帮助，在哪些方面需要谨慎。这
些数据也有助于人们进一步理解小鼠和人类的基本生理区别。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Nov 20. pii: 201413624. [Epub ahead of print]
Comparison of the transcriptional landscapes between human and mouse tissues.
Lin S1, Lin Y2, Nery JR3, Urich MA3, Breschi A4, Davis CA5, Dobin A5,
Zaleski C5, Beer MA6, Chapman WC2, Gingeras TR7, Ecker JR8, Snyder MP9.
Abstract
Although the similarities between humans and mice are typically highlighted,
morphologically and genetically, there are many differences. To better
understand these two species on a molecular level, we performed a comparison
of the expression profiles of 15 tissues by deep RNA sequencing and
examined the similarities and differences in the transcriptome for both
protein-coding and -noncoding transcripts. Although commonalities are
evident in the expression of tissue-specific genes between the two species,
the expression for many sets of genes was found to be more similar in
different tissues within the same species than between species. These
findings were further corroborated by associated epigenetic histone mark
analyses. We also find that many noncoding transcripts are expressed at a
low level and are not detectable at appreciable levels across individuals.
Moreover, the majority lack obvious sequence homologs between species, even
when we restrict our attention to those which are most highly reproducible
across biological replicates. Overall, our results indicate that there is
considerable RNA expression diversity between humans and mice, well beyond
what was described previously, likely reflecting the fundamental
physiological differences between these two organisms.
文章免费下载：http://www.pnas.org/content/early/2014/11/19/1413624111.long

j*12014-11-30 08:11

22 楼

目前，FDA这套发展新药物的方法只是对化学合成的药物有效，不使用于植物药。需要
不同分方法来从植物中发现新的有效化合物。