一、研究目的及意义
近年来,组合化学技术和高通量筛选的发展为我们提供了大量多样性化合物、药物先导化合物以及药物候选物。然而,每年上市的新化合物数量却没有增加,甚至有下降的趋势,究其原因,除了现代药物研究面临许多困难,如多药耐药、长期使用、疾病越来越复杂等因素外,而主要是由于其药代动力学性质不好,或生物利用度低,或口服吸收不好,或不易代谢,或毒性过大等。而这种由于药物候选物的药代动力学性质和生物利用度不能满足各种适应症治疗方案的要求,进而导致体内药物蓄积,并产生无法耐受的毒副作用,而且由于药物候选物的这些性质只在研发的后期(如临床研究阶段,有时甚至在IV期临床或更晚的时段)才能表现出来,如果药物的继续研发和应用在此阶段被迫终止,往往直接导致新药研发费用的大量增加以及资源严重浪费。
为了能在早期对合成化合物的药代动力学及其生物利用度进行预测,药物化学家在先导化合物设计与优化阶段就应考虑到这些因素,以避免成本的浪费。以计算机信息技术为基础的虚拟技术,实现在药物发现的早期阶段,对药物候选分子的类药性,如药效、药代动力学性质和安全性进行快速的预测和评价,以保证后期研究的顺利进行,对提高药物后期开发的成功率具有重大意义。
二、国内外相关研究现状
在药物研究中,质量高的化合物应具备药物的一些特性,如具有已知药物的结构特征并具有一定的溶解度、口服生物利用度和血脑屏障渗透性等。同时,对药物数据库的研究也表明,那些市场成功药物倾向于有一些特定的结构和化学、物理性质。上述药物的一些特性或倾向于有一些特定的结构和化学、物理的性质就是我们通常所说的化合物类药性。化合物类药性是一个模糊概念。从生物学角度看,它是药代动力学性质(ADME)与安全性的总和,来自于化合物理化性质和结构可以用体外方法研究得到;这些性质又可演绎为如分子量、氢键和极化度等,而这些可以用计算方法研究。分子类药性评价已成为国内外新药发现研究战略的新组分。
目前所建立的研究技术和模型系统主要针对的是化合物对靶标作用的活性(即药效),而尚未能在药物研究早期充分考虑药代动力学性质及药物安全性方面的要求。这可能使得说发现的先导化合物在后续研究阶段由于药代动力学不佳或安全性较差,导致成功率不高。因此提高先导化合物的成药性,也是新药研究当前面临的一个关键问题。
在本研究中,我们希望运用计算机信息技术,建立一个基于web形式的类药性计算平台,在药物发现的早期阶段,可以对大量小分子化合物进行快速的ADME/T性质的预测和评估,降低药物研发的费用,同时节省成功候选药物开发的和评估的时间。
三、研究方法
Pipeline Pilot是业界领先的基于流程化的计算模拟及信息管理平台,Pipeline Pilot能够让研究人员用更方便和更有效的方式来整合并应用那些复杂难学的计算模拟和信息管理工具;Pipeline Pilot作为实验科学与理论计算沟通的桥梁,能够让实验科学家用更简洁和更友好的方式了解、掌握并应用理论与模拟计算的最新成果;还能够更方便和更快速的管理、整合、挖掘和分析各类信息资源,来帮助研究人员进行研究创新、科学决策和科学管理。在研究方法上:
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