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计算机模拟药物筛选在新药设计与开发中的应用
过去十几年中,研制新药的环境和条件发生了巨大变化,使得传统的药物开发途径步履艰难。传统的药物开发模式 (见图1) 往往需花费数亿美元、十数年的时间,从上万个化合物中才能发掘出一个有应用价值的新药[1]。由于这种方法周期长、耗费巨大,有很大的随机性和盲目性,人们在寻找新的药物发现的新方法。
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生物芯片技术在生命科学基础研究中的作用
所谓生物芯片(Biochip)即应用于生命科学和医学领域中作用类似于电子芯片的器件.它可以对生物分子进行快速并行处理,把生命科学中许多不连续的过程如样品制备、化学反应和结果检测等步骤移植到芯片上并使其连续化和微型化.其突出特点是信息量大,处理速度快.正是由于这些特点,使得生物芯片有着非常广阔的应用前景.它的应用范围涉及生命科学基础研究、疾病诊断和治疗、药物筛选和新药开发、食品卫生监督、司法鉴定、国防、航天航空等领域.生物芯片作为一种操作平台,人们利用它可以开展许多工作,这和计算机中的Windows操作平台一样,人们可以在它的基础上进行各种操作和开发.
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现代生物学对药物发现的影响
随着后基因组时代的到来,药物发现研究领域不断涌现出一系列新思路、新技术、新方法,从而迅速推进药物发现的多元化发展.一方面,基因组学、蛋白质组学、转录组学、代谢组学、生物信息学、系统生物学等新兴学科的崛起与发展,为药物发现提供更为广泛而深刻的理论基础;另一方面,计算机辅助药物设计、高通量筛选、高内涵筛选、生物芯片、转基因和RNA干扰等高新技术的发展和完善,为药物发现提供了新的技术手段和有力工具,极大地拓宽了药物发现的途径.本文结合近年来现代生物学的研究进展,综述现代生物学对药物发现过程的影响.
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GPCR二聚体别构调节的药理学作用
传统的观点认为G蛋白偶联受体(G protein coupled receptor,GPCR)主要以单体形式存在,其作用是线性的,即配体结合到正位作用位点来引起信号下游传导.但大量事实证明,GPCR也能以同源或异源二聚体的形式存在.在二聚体中,由于配体结合到二聚体中的一个单体而引起对另一个单体的别构调节,从而形成别构位点,使受体的信号途径发生改变,引起一系列功能变化.别构调节剂与传统的激动剂相比有许多优点,因此是重要的GPCR靶标的候选药物.本文就GPCR二聚体的别构调节对受体功能的影响,以及筛选GPCR二聚体别构药物的技术做一简要综述,从而有助于GPCR药物的开发和利用.
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卡氏肺孢子虫肺炎动物模型及虫体体外培养研究
肺孢子虫(Pneumocystis)是一种机会性致病病原体,免疫功能受损的宿主感染后,可引起肺孢子虫肺炎(Pneumocystis pneumonia,PCP)或称肺孢子虫病(Pneumocystosis).长期以来,人们一直认为卡氏肺孢子虫(Pneumocystis carinii,Pc)是一种原虫,是引起人体"卡氏肺孢子虫肺炎"(Pneumocystis carinii pneumonia,PCP)的病原体.然而,20世纪80年代末的分子生物学和生物化学的研究结果证实,它属于真菌[1、2].引起人体肺孢子虫肺炎的病原体为Pneumocystis jeroveci(国内有学者译为"耶氏肺孢子虫"),而卡氏肺孢子虫仅感染大鼠和其他一些动物.鉴于目前国内对上述归类和新名尚缺乏统一认识,本文仍将之称为"肺孢子虫",暂不称"真菌".近年来,由于免疫抑制剂、抗肿瘤药物的广泛应用,以及世界各地AIDS病例的增加,PCP病例也随之急剧增多,使得肺孢子虫成为目前研究的热点.建立PCP动物模型和体外培养肺孢子虫,是开展肺孢子虫分类、生活史、发病机制、药物筛选、疫苗研制,以及免疫学与分子生物学等研究的基础.本文就卡氏肺孢子虫肺炎动物模型及其体外培养的研究进展综述如下.
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一种改进的抗人体蠕形螨药物筛选的实验方法
目的 寻找一种简便易行和定量的体外抗人体蠕形螨药物筛选的实验方法.方法 以百部乙醇提取物为实验药物,分别应用文献记载的各种方法和自创的跟踪法进行体外抗人体蠕形螨实验,评价各种方法对筛选抗螨药物活性的价值.结果 传统各法在药物和螨的作用方法及药物抗螨效果评价等方面均各有利弊.改进的跟踪法简单易行、视野清晰并可定位跟踪螨的变化,准确记录每只螨的死亡时间,用x±s表示螨的死亡时间为(3.53±1.04)min,可用t检验比较不同药物的抗螨活性.结论 跟踪法是一种较为理想的进行体外抗人体蠕形螨药物活性筛选的实验方法.
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基于细胞3D打印技术的肿瘤药物筛选细胞芯片研究
现有的药物筛选评价技术中,动物筛选模型存在种属差异和周期长等缺点,高通量筛选和细胞筛选模型则与体内环境差异大,药物筛选准确率低.细胞3D打印技术为在体外构建仿真的组织器官模型提供了可能,当其与细胞芯片技术结合则为体外构建高效准确的药物筛选模型提供了新的技术空间.本研究构建了含有多个叉指电极(IDEs)阵列的细胞芯片,用细胞3D打印技术在芯片上组装了卵巢癌细胞HO-8910和人肝间充质干细胞HMSC-H组织模型,并通过对组织模型内细胞阻抗变化的检测,反映细胞生长、贴附、增殖、凋亡的过程及药物对细胞活性的影响等,终基于该模型检测了抗癌药物顺铂和环磷酰胺对肿瘤细胞的杀伤和肝毒性.结果显示:支架微丝直径和孔径约为200~300 μm,肿瘤细胞和肝细胞在三维结构里生长良好;DMEM作为电解液,芯片在104Hz可准确检测到三维结构中细胞增殖引起的阻抗变化,20 h后阻抗升高69.6%;基于该筛选模型,能同步检测到药物的抗肿瘤作用和肝毒性,并筛选出需要肝的二次代谢产物才能产生抗肿瘤性的药物环磷酰胺.
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新型细胞微生理计及其在药物筛选中的应用
本文对细胞微生理计的基本原理、结构和特点进行了简单的论述.介绍了我们研制的新型细胞传感器微生理计.该微生理计可以检测化学和生物物质作用下活细胞微环境代谢中多种物质的变化.本文着重介绍了利用细胞新陈代谢中酸性产物的变化进行药物筛选的研究结果.我们主要研究了黄芪、枸杞和川芎三种中药对乳鼠肾细胞代谢的影响.通过一系列实验,证实了通过细胞分泌的酸性代谢产物变化可以检测药物作用的大小和强度、药物不同浓度对细胞代谢的影响等.研究结果表明,细胞微生理计将成为药物筛选的一个十分有效的工具.
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以肽脱甲酰基酶为靶点的抗结核药物高通量筛选模型的建立和应用
目的 建立以肽脱甲酰基酶(PDF)为靶点的抗结核药物高通量筛选模型,应用该模型筛选得到活性微生物发酵液粗提物样品.方法 以结核分枝杆菌 H37Rv 基因组为模板,扩增肽脱甲酰基酶的基因片段 def,构建表达载体 pET-28a-def,表达并纯化结核分枝杆菌 PDF 酶;基于 PDF 水解三肽底物for-Met-Ala-Ser 释放出游离 NH2,而游离 NH2 可与荧光胺反应产生荧光的原理,利用测定所产生荧光值的方法,建立高通量药物筛选模型;使用该模型对 12 400 个微生物发酵液粗提物样品进行筛选,同时以耻垢分枝杆菌为检定菌,平板纸片法检测样品的抗菌活性,并检测所得阳性样品的细胞毒性.结果 成功构建了表达载体 pET-28a-def;所建立的模型稳定可行,可用于以肽脱甲酰基酶为靶点的抗结核药物的高通量筛选;用该模型对 12 400 个微生物发酵液粗提物样品进行筛选,终得到 8 个对肽脱甲酰基酶抑制活性和抗耻垢分枝杆菌活性均较好的阳性样品,阳性率 0.06%;其中 5 个样品的细胞毒性较小.结论 建立了灵敏度好、稳定性高的结核分枝杆菌肽脱甲酰基酶抑制剂高通量药物筛选模型,应用该模型所得到的阳性样品具有进一步深入研究的意义.
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全球干细胞研究发展趋势与格局分析
在各国政府的推动下,再生医学研究在近年获得巨大发展,干细胞(stem cells)作为再生医学具活力的研究领域得到非常快的发展。干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞,可以作为肿瘤、移植和心血管疾病及其他人类疾病资源的研究或治疗,干细胞在生命科学、新药试验和疾病研究这三大领域中具有巨大研究和应用价值,现已广泛应用于医药再生细胞替代治疗和药物筛选等领域[1],成为世界关注和研究的焦点。
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抗生素"17997"对单纯疱疹病毒抑制效果的实验观察
"17997"是从我国云南省土壤中分离到的一株放线菌产生的抗生素,在抗病毒药物筛选中发现其具有广谱抗病毒作用.抗生素"17997"为非核苷类化合物,体内外抗病毒活性强,有剂量反应关系.在对细胞无毒浓度下可显著抑制单纯疱疹病毒(HSV)1、2型、人免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-1)、水疱性口炎病毒及柯萨奇病毒B3,IC50在μmol/L水平.本实验运用光镜和电镜观察不同时间给予抗病毒抗生素"17997"对HSV-1的抑制作用,为临床合理应用提供实验室依据,为进一步探索其可能的作用机制提供线索.
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大肠杆菌肽脱甲酰基酶的表达、纯化及活性检测
肽脱甲酰基酶(peptide deformylase,PDF)是原核生物生长、代谢、繁殖必不可少的关键酶,而在人类和其他哺乳动物中不发挥明显作用,因而被视为新一代广谱抗生素药物筛选的理想靶点.早被发现并进行研究的是大肠杆菌的PDF,但其体外活性非常低且不稳定,20世纪90年代以来人们一直在对不同金属离子形式的PDF进行研究,以获得既稳定活性又高的PDF.
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幽门螺杆菌感染BALB/c小鼠模型的研究
随着对幽门螺杆菌(H.pylori)疫苗、致病机理、药物筛选等方面研究的深入,人们越来越多地需用动物模型。我们用含有cagA和vagA基因阳性的Hp株sydney strain1(SS1)感染BALB/c小鼠,作Hp慢性感染小鼠的动物模型,试验用空肠弯曲菌琼脂基础培养基培养,微需氧条件下37℃培养3~5?d。SPF级BALB/c小鼠40只,雌性,7~8周龄,重17~20克,分实验组、对照组。实验组动物模型灌喂H.pylori菌液,0.4ml/只(每ml约含Hp 109条),连续5次,10?d完成,对照组动物则不作相应处理。
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单细胞凝胶电泳技术在运动医学中的应用
单细胞凝胶电泳(single cell gel electrophoresis, SCGE)又称彗星实验(comet assay),是近年来发展起来的一种在单细胞水平上检测DNA损伤与修复的新技术.SCGE实验初由Rydbery和Johanson(1978)提出,以后经Ostling和Johansont[1](1984)及Singh[2](1988)等对实验条件进行改良,使其具有简便快速、灵敏性高、重复性好、无需放射性标记等优点,目前已被广泛应用于临床药物筛选、肿瘤诊断与治疗、衰老和细胞凋亡机制的探讨以及遗传毒理学和生物监测等研究领域[3-5].
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临床标本常见病原菌的分布特点及药敏分析
近年来,细菌的耐药性,在国内外临床上普遍存在,对感染性疾病,尤其是重症感染及医院内感染已构成严重的威胁,随着时间的推移,引起感染的病原菌在构成上也在不断变化.为了解抗菌药物使用的盲目性,减少耐药菌株的产生及避免药物浪费,使患者收到较佳的治疗效果,我们对726株常见病原菌在不同标本的分布及耐药性进行了分析,供临床合理使用抗生素作参考.
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微小RNA与抗肿瘤药物作用的研究进展
微小RNA(miRNA)是一类长约22个核苷酸左右的内源性非编码小RNA,能够负调控后转录水平的基因表达,已被认为在肿瘤的发生发展过程中可能起到癌基因和抑癌基因的作用[1].目前研究证明,miRNA可通过调控基因表达参与人类多种肿瘤(胃癌、乳腺癌、肺癌等)细胞的发生,增殖与凋亡.本文就miRNA的形成及其在肿瘤中的作用机制,和抗肿瘤药物与miRNA表达的关系等方面予以综述.同时提出以miRNA为靶点的药物筛选和药物对miRNA表达的调控机制是未来研究的重点.
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微阵列技术及其在消化系疾病研究中的应用进展
微阵列技术是近年来兴起的一项前沿生物技术,他利用分子杂交的原理,将生物学中许多不连续的分析过程,移植到固相的递质芯片上,进行样品的多方位分析,首次提供了高通量或平行监测基因表达变化和功能的新方法.已广泛应用于基因表达分析、新基因发现及功能研究、基因组文库作图、基因突变及多肽性分析、疾病诊断、药物筛选、基因测序等领域.利用基因微阵列研究消化系统疾病将会有助于从整体水平上认识疾病发生中相应的分子事件,更深刻地了解消化系肿瘤与疾病的基因变化路径和机制.本文综述了微列阵技术原理及近年来在消化系疾病研究中的应用.
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两种奥美拉唑胶囊治疗急性上消化道大出血疗效比较
目的比较进口与国产两种奥美拉唑胶囊治疗非门脉高压性急性上消化道大出血的疗效.方法 85例经内镜诊断的非门脉高压性急性上消化道大出血患者,随机分为2组.A组44例:口服进口奥美拉唑胶囊40 mg,1次/d共2 wk~4 wk;B组41例:口服国产奥美拉唑胶囊40mg,1次/d共2wk~4wk.疗效判断,24 h内止血为显效,72 h内止血为有效,显效加有效为总有效率,比较两组显效率和总有效率.结果 A,B两组显效率分别为90.9%和73.2%,P<0.05;总有效率分别为97.7%和85.4%,P<0.05.B组6例治疗无效改服进口奥美拉唑胶囊,显效率为66.7%,总有效率为83.3%,自身对照P<0.05.结论进口奥美拉唑胶囊治疗非门脉高压性急性上消化道大出血疗效优于另一国产奥美拉唑胶囊.
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生物芯片技术在药物筛选及开发过程中的应用
生物芯片技术是90年代中期以来影响深远的重大科技进展之一,是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术,具有重大的基础研究价值,又具有明显的产业化前景.其高度并行性、高通量、微型化和自动化的独特优势,使得药物筛选、靶基因鉴别和新药测试的速度大大提高,成本大大降低,在新药研究与开发领域展示着无穷魅力.
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iPSC心脏转化应用前的关键问题研究
随着社会经济的快速发展和人们生活方式的改变,各类心血管疾病已经严重威胁人类健康,是我国高死亡率、高致残率和高医疗费用的疾病,已经成为我国一个十分突出的公共卫生问题和社会问题。尽管当前常规治疗手段能够改善病情,但它们都存在相应的局限性,如心脏移植受限于供体的短缺,药物干预和手术治疗预后效果仍然不佳。近几年研究发现的诱导多能干细胞即iPSC,可以由成体细胞重编程中获得,在体外可以无限增殖,并分化为包括心血管细胞在内的所有胚层细胞。这些特性使的iPSC诱导产生的心血管细胞成为研究心脏疾病发病机理、药物筛选和再生治疗的理想工具。