新药研发
确定致病机制
1. 皇后确诊乳腺癌
2. 药物遍寻均无效
3. 精准医疗项目启动
- 生物信息分析
- 特异化突变基因鉴定
- 蛋白通路与疾病关联性
- XYZ蛋白三维晶体结构
- XYZ蛋白药物结合口袋突变前后分析
先导化合物
1. 计算机辅助药物设计:
在 蛋白质三维结构基础上,彻底分析突变后XYZ蛋白结合口袋周围理化性质
- 突变前:小分子包围在疏水口袋,亲水氨基酸R125、E154与其形成氢键铆钉作用,使其牢牢稳固在蛋白质中
- 突变后:疏水环境大致不变,但氨基酸N125、I154(无法形成氢键)造成很大空隙,亲水性转换为疏水口袋,稳定性降低
2. 分子动力学方法
分子动力学方法对
XYZ蛋白突变后与小分子Hormone间相互作用状况进行了计算模拟分析
, 目的:以期得到蛋白质在突变后的小分子结合信息
计算中心首席科学家是这么解释分析结果的:
- 突变后XYZ蛋白Region A区域没有变化,对该部分不做任何修改;
- Region B区域中,小分子下方出现巨大空洞,需要对该部分进行补漏;
- Region B区域巨大空袭,在小分子稳定结合时,下方出现由10~13个水分子组成的“水氢键网络体系”;
- “水氢键网络体系”中,水分子能量Energy(球体大小)和占有率Occupancy(球体颜色)均能表达出蛋白质局部区域理化性质。
> 具体总结:Region B区域绝大多数水分子能量Energy极小、占有率Occupancy较小,说明该区域极为疏水;但其中W1水分子,能量较好、占有率较高,说明W1水分子极为稳定,周围氨基酸为极亲水性氨基酸,
将来可以通过替换W1水分子或通过桥键作用对其进行化学修饰
; ;
3. 基于体内原生激素Hormone的药物设计:化学片段增长设计法
首先设计的化学片段,
将能够有效的到达W1水分子附近或将其替换掉
, 福斯坦国立大学化学院研究团队,共设计母核结构50枚,且均具备有机合成实验方法实现的可能性
; ;
4. 分子对接方法判定最佳化学母核结构
利用分子对接方法,将50枚母核结构分别对接进入突变后蛋白质XYZ结构中, 利用
分子对接权重值
, 判定3枚小分子药物在对接结果中占据较好的权重位置。奥古斯汀·Khan将此结果呈现给,福斯坦国立大学化学院研究团队,经过再三斟酌分析,决定采用C2、C1和C3进行后期化学结构改造
5. 新型母核结构修饰,分子再对接
福斯坦国立大学化学院研究团队,
兵分3路,对C2~3三类化合物进行化学片段化结构修饰
, 尤其以第2类C2化合物为重点研究对象,由米国都计算中心
, 首席科学家奥古斯汀.Khan, 福斯坦国立大学化学院
,共同
, 承担任务, 基于C2化合物,奥古斯汀·Khan,共设计化学片段78枚,这一步的化学修饰, 是基于什么样的目的, 策略上和上一步的修饰有什么不同?
, 而后再对这78枚新型化学分子进行Molecular docking操作,预测其结构属性
通过分子动力学模拟,
计算蛋白质Protein与小分子Ligand之间的能量体系
, 将最有能量体系进行排名,得到前50位较好能量体系的小分子
化学合成
福斯坦国立大学
化学院研究团队
, 在得到化合物结构后,分三批人马,昼夜不息,力争以最快速度进行化学合成工作
三阶段
细胞: 体外细胞活性实验
- 肿瘤细胞培养
- 细胞活性实验
动物
- 动物肿瘤模型构建
- 动物体内活性实验 ## 人: 残酷而神秘的临床实验