化学家如何创造新药物

时间:2023-01-12 12:30:04 浏览量:

药物指能影响机体生理、生化和病理过程,用以预防、诊断、治疗疾病和计划生育的化学物质。药物包括有利于健康的催眠药、感冒药、退烧药、胃药、泻药等等各种药品。药物可在药店购买。处方药必须凭处方购买。

药物化学的发展:20世纪30年代~60年代。合成药物大量涌现,抗生素的发现。药物研究的重心转向了在许多具有相同药理活性的化合物中寻找其产生效应的共同基本结构,进而应用药物化学的一些基本原理来改变基本结构上的取代基团,获得了许多有效的药物。

药物化学的设计:20世纪70年代以后。多学科交叉融合形成的新兴学科,其特点是多学科性和综合性。由定性研究发展到定量研究,合理药物设计的概念出现,进入了科学的、合理的设计阶段。

药物设计的合理性:依据生物化学、酶学、分子生物学及分子遗传学等领域的研究成果,针对这些基础研究所揭示的包括酶、受体、离子通道、核酸等潜在的药物作用的靶点,以及对其结构、功能的深入了解,并参考其内源性配体的化学结构特征来设计新的药物分子,从而发现选择性作用于靶点的新药,减少盲目性,提高新药研究的水平。

新药物中化学的作用

新药研究打破了过去单纯的化合物筛选模式,融合了大量的生命科学的内容;在有机化合物的合成方面又发展了组合化学的技术,使成千上万个筛选的化合物的合成可在数日内完成。在研究新药分子的过程中,生物化学、结构化学和物理化学等都是其工作的基础,有机化学,特别是有机合成,更有其突出的作用。新药物创造可以分为:

现代“组学”与新药物发现

药物发现是药物研发的初始阶段,是人们主动寻找和认识物质药用价值的实践过程。药物发现包括药物分子的设计、新化学物实体(NCES)的选择、药物靶标的发现与确认、先导化合物的筛选和优化等过程。生物技术是药物发现的重要技术手段。自20世纪80年代以来,随着人类基因组计划的完成以及后续功能基因组、结构基因组、比较基因组、转录组、蛋白质组以及代谢组等“组学”(omics)计划的实施,现代生物学取得突飞猛进的进展。

20世纪下半叶以来,生命科学的研究成果日益成为人们关注的焦点。基因组学、蛋白质组学、转录组学和代谢组学等现代“组学”学科逐渐形成并迅速发展和完善,这些学科分别从基因(DNA)、蛋白质、RNA(mRNA)、代谢产物等多个层面对药物发现过程产生深远的影响。而高通量筛选、高内涵筛选技术也已成功应用于药物的发现过程。

这又开辟了—个新的范畴计划——人类基因组计划。

这个计划能破解人类基因组全部30亿个碱基对的顺序,人类基因组中全部基因的定位,并开展模式生物基因组研究。能将人类全部遗传信息表达在四张图中——遗传图、物理图、序列图和基因图。也由此计划带来的公共卫生、教育、医疗等领域所涉及的伦理学和法学等的研究。

与“人类基因组计划”相似,后基因组时代的药物分子设计发展的显著特点是:计算机科学、生物学、化学以及信息科学的结合日益紧密,共同推动药物分子设计的迅速发展。从表位→蛋白质→基因的传统途径转向“反求遗传学”或“定位克隆法”的全新思路。随着人类基因图的构成,3000多个人类基因已被精确地定位于染色体的各个区域。今后,一旦某个疾病位点被定位,就可以从局部的基因图中遴选出相关基因进行分析。这种被称为“定位候选克隆”的策略,将大大提高发现疾病基因的效率。

何谓“点击化学”?

“点击化学”,又译为“链接化学”、“动态组合化学”,是由化学家巴里·夏普莱斯(KBSharpless)在2001年引入的一个合成概念,主旨是通过小单元的拼接,来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成。它尤其强调开辟以碳-杂原子键(C-X-C)合成为基础的组合化学新方法,并借助这些反应来简单高效地获得分子多样性。点击化学的概念对化学合成领域有很大的贡献,在药物开发和生物医用材料等的诸多领域中。

点击化学作为一种新的合成方法在药物中的先导化合物库、糖类化合物、天然化合物、生物大分子和大分子聚合物上的应用它已经成为目前最为有用和吸引人的合成理念之一。“点击化学”能反应应用于“组合”并且应用范围广。

夏普莱斯教授因在不对称催化合成反应研究方面作出的杰出贡献,2001年成为诺贝尔化学奖得主,现为美国加利福尼亚州拉贺亚斯克利普斯研究院主席化学教授。他的最新一项研究“点击化学”,代表该领域最前沿的研究思路。

(作者单位:和氏璧化工公司)

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