在這個高速發(fā)展的時代，計算機(jī)已經(jīng)無所不能了。飛機(jī)、橋梁、甚至心臟支架的設(shè)計都可以通過特定的計算機(jī)模型生成。當(dāng)然覺不僅僅是外觀設(shè)計這些皮毛，還包括它們在不同模擬環(huán)境下一些使用情況。近年來，科學(xué)家們開始使用相同的方法設(shè)計新藥。下面就來簡單介紹一下計算機(jī)在前導(dǎo)化學(xué)物的識別，臨床試驗新藥研發(fā)中的一些用途。
現(xiàn)在絕大多數(shù)藥物都是通過抑制或者激活體內(nèi)的一些特殊蛋白來實現(xiàn)藥效，比如說止痛藥主要就是通過抑制炎癥酶緩解疼痛。設(shè)計一種與體內(nèi)靶向蛋白分子相關(guān)的新藥，研究者往往先通過計算機(jī)模擬一種與靶向蛋白結(jié)構(gòu)相似具有類似生物功能的分子，然后在簡化設(shè)計出一種類似生理功能的小分子。不過該方法較為復(fù)雜，德克薩斯大學(xué)的研究者們近日改進(jìn)了短段的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型的算法，通過蛋白的一些外形細(xì)節(jié)比較就可以篩選預(yù)測一些潛在的藥物分子。
老藥新用 開發(fā)一種新藥并將其投入市場一般需要15年話費超過10億刀，無論是時間周期還是投入成本都不是一般的廠商能夠承受的，除了仿制之外還有另外一種方法那就是重新設(shè)計檢測已經(jīng)上市的藥物發(fā)現(xiàn)一些其他方面的功效，這就是老藥新用。通過計算機(jī)篩選基因組信息公共數(shù)據(jù)庫，哈佛大學(xué)的研究者們已經(jīng)在已上市的藥物中發(fā)現(xiàn)了新的可能對諸如癌癥，克羅恩氏病和心血管疾病在內(nèi)的53種人類疾病有效的治療藥物。科學(xué)家們往往通過一些模型來驗證實用性，比如說托吡酯片主要是用作廣譜抗癲癇新藥，不過在兔子以及老鼠模型實驗研究中發(fā)現(xiàn)其對炎癥性腸病療效亦是很好。
藥物篩選工具 研究者們往往更傾向于在包含成千上百萬化合物的數(shù)據(jù)庫中尋找潛在藥物分子，不過即使在機(jī)器人技術(shù)的幫助下從選出一個新藥物到真正投入到實驗室研究也需要一個月。不過現(xiàn)在一種更快，更廣，更精確的商用虛擬篩選方法，由南衛(wèi)理公會大學(xué)的生物學(xué)家研發(fā)的一種借助超級計算機(jī)的藥物篩選方法，可以在一天內(nèi)檢測超過4 萬個化合物。
預(yù)測藥物副作用 藥物往往很難作用專一作用與靶向蛋白，而如果作用于非靶向蛋白就會引起副作用，包括皮疹、抑郁以及其他的一些副作用。往往副作用過大是臨床實驗失敗中僅次于療效不佳的第二大因素，而往往越早發(fā)現(xiàn)或預(yù)測出副作用往往能節(jié)省大量的時間和金錢。為了檢驗電腦模型能否準(zhǔn)確預(yù)測出藥物的副作用，來自加利福尼亞大學(xué)制藥化學(xué)家以及諾華生物醫(yī)學(xué)研究所毒理學(xué)家用現(xiàn)有656種已經(jīng)知道具有副作用的藥物進(jìn)行驗證，并對成千上萬未知化學(xué)物進(jìn)行副作用預(yù)測。
藥物跟蹤研究 另外一種預(yù)測副作用的方法就是藥物進(jìn)入體內(nèi)后就對其吸收、分布、代謝和排泄進(jìn)行研究。密歇根大學(xué)的科學(xué)家創(chuàng)造了一種計算模型可以在細(xì)胞水平上模擬藥物運輸，研究起體內(nèi)藥物代謝動力學(xué)。該模型可以觀察并改變大量藥物分子在體內(nèi)的分布以確定究竟哪累藥物可以達(dá)到預(yù)期的靶向作用。科學(xué)家們通過顯微成像技術(shù)跟蹤藥物分子在體內(nèi)細(xì)胞轉(zhuǎn)移，從而驗證結(jié)論。該方法也可以用于已經(jīng)上市或者正在研究開發(fā)中藥物的的副作用研究。 |
