化學(xué)生物信息學(xué)方法在醫(yī)藥研究中的應(yīng)用

韋默池 潘曉捷

【摘 要】化學(xué)生物信息學(xué)屬于綜合性較強(qiáng)學(xué)科，囊括信息技術(shù)、生命科學(xué)、數(shù)學(xué)算法、化學(xué)知識(shí)、生物科學(xué)等內(nèi)容，通過建立模型，針對(duì)化學(xué)生物信息進(jìn)行分析，挖掘相關(guān)數(shù)據(jù)潛在應(yīng)用價(jià)值，分析數(shù)據(jù)資源中的隱含意義，為此化學(xué)生物信息學(xué)方法可以針對(duì)各類信息進(jìn)行搜集、分析、處理、應(yīng)用，為探索全新藥物療效及作用奠定基礎(chǔ)。本文通過分析化學(xué)生物信息學(xué)方法在醫(yī)藥研究中的應(yīng)用方略，以期推動(dòng)生物制藥產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)生物信息學(xué)；方法；醫(yī)藥研究；應(yīng)用

在醫(yī)藥研究中對(duì)化學(xué)信息、生物信息的需求較大，一旦相關(guān)信息搜集不及時(shí)，分析不到位，整合不全面，將直接影響醫(yī)藥研究成效，加之立足大數(shù)據(jù)時(shí)代，化學(xué)生物信息是醫(yī)藥研究重要資源之一，從某方面來講掌握足夠多的化學(xué)生物信息，就能夠探尋行業(yè)發(fā)展先機(jī)，其中化學(xué)生物信息學(xué)方法就是探尋相關(guān)數(shù)據(jù)資源潛在應(yīng)用價(jià)值必要手段，如何應(yīng)用相關(guān)方法成為人們需要思考與解決的問題之一，基于此為有效助力醫(yī)藥行業(yè)良性發(fā)展，分析化學(xué)生物信息學(xué)方法在醫(yī)藥研究中的應(yīng)用方略顯得尤為重要。

一、探尋全新藥物作用靶點(diǎn)

當(dāng)前全新藥物研究可粗略分為兩個(gè)階段：一是早期階段，囊括靶位識(shí)別、靶位證實(shí)、先導(dǎo)化合物識(shí)別、先導(dǎo)化合物優(yōu)化等；二是后期階段，囊括臨床前評(píng)價(jià)、臨床評(píng)價(jià)等，經(jīng)研究合格后全新藥物隨即投入市場(chǎng)?；瘜W(xué)生物信息學(xué)方法在全新藥物作用靶點(diǎn)上的應(yīng)用，可削減全新藥物研究與推廣周期，具體可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：一是靶位特征，如針對(duì)蛋白質(zhì)家族進(jìn)行亞分類、分類；二是靶位理解，如針對(duì)物質(zhì)在細(xì)胞環(huán)境、生化環(huán)境中的行為進(jìn)行解析；三是靶位發(fā)展，如針對(duì)重?cái)z取、攝取解讀、預(yù)測(cè)、病人及基因多態(tài)性進(jìn)行分類，使全新藥物作用研究更加深入全面，體現(xiàn)化學(xué)生物信息學(xué)方法在醫(yī)藥研究中的應(yīng)用價(jià)值。

二、發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化先導(dǎo)化合物

在先導(dǎo)化合物內(nèi)發(fā)現(xiàn)許多精力被預(yù)期藥物活性分析優(yōu)化，可以預(yù)測(cè)化合物毒理學(xué)、動(dòng)力學(xué)，同時(shí)毒理學(xué)、藥物代謝動(dòng)力學(xué)還能影響大規(guī)?；驍?shù)據(jù)在DNA微點(diǎn)陣技術(shù)上的分析與表達(dá)，例如某類新化合物能在誘導(dǎo)特殊表達(dá)前提下預(yù)測(cè)毒性化合物模式，此種預(yù)測(cè)能有效提升組合化學(xué)應(yīng)用效率，為提高新藥品研發(fā)成功幾率創(chuàng)造條件。在先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化情況下，化學(xué)生物信息學(xué)方法基因數(shù)據(jù)綜合利用起到極大作用，通過間接藥物設(shè)計(jì)、直接藥物設(shè)計(jì)，助力先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化，該方法的應(yīng)用能為用戶提供若干生物大分子結(jié)構(gòu)信息、序列，同時(shí)開發(fā)利用分子模擬數(shù)據(jù)庫，如PIR、BLOCKS、EMBL等，還可在LUDI、GCG等算法軟件加持下提高先導(dǎo)化合物優(yōu)化質(zhì)量及發(fā)現(xiàn)速度。

三、為藥物臨床藥學(xué)研究創(chuàng)造條件

化學(xué)生物信息學(xué)方法對(duì)于先導(dǎo)化合物的優(yōu)化與發(fā)現(xiàn)作用較大，還能為藥物臨床藥學(xué)研究創(chuàng)造條件，主要源于藥物基因組學(xué)、單核苷酸多態(tài)性、藥物遺傳學(xué)屬于化學(xué)生物信息學(xué)方法之一，可以在藥物臨床藥學(xué)研究中發(fā)揮積極效用?；谒幬锱R床研究耗資較大，無論研究設(shè)計(jì)方案制定的如何精細(xì)，都無能確保特定藥物與病人病情極為吻合，且無法保障研究數(shù)據(jù)整合及時(shí)有效，研究信息缺位現(xiàn)象較為常見，影響藥物臨床藥學(xué)研究成效，基于此需應(yīng)用化學(xué)生物信息學(xué)方法，根據(jù)基因組水平針對(duì)病人群體進(jìn)行劃分，削減新藥研發(fā)臨床適配時(shí)間，達(dá)到節(jié)約藥物臨床藥學(xué)研究成本的目的。酶在人體中較為常見，如唾液酶、消化酶等，負(fù)責(zé)人體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的處理，酶的活性與編碼酶基因息息相關(guān)，為此就算多個(gè)病人服用相同藥物，也會(huì)因酶基因的差異性顯現(xiàn)出區(qū)別，使藥物療效相去甚遠(yuǎn)。藥物療效區(qū)別主要表現(xiàn)在藥物過分代謝或代謝率過低層面，通過應(yīng)用化學(xué)生物信息學(xué)方法可以針對(duì)患病群體進(jìn)行區(qū)分，繼而為病人選擇最佳藥物進(jìn)行研究，提高藥物臨床試驗(yàn)效率。

四、在中藥研究中的應(yīng)用

我國中藥研究歷史雖然較為悠久，但國際醫(yī)藥主流市場(chǎng)上仍沒有中藥的身影，主要源于中藥理論未能被國際醫(yī)藥市場(chǎng)所接納，無法與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理念并軌發(fā)展，為此可以應(yīng)用化學(xué)生物信息學(xué)方法，通過分離、篩選人類基因組計(jì)劃，探尋疾病產(chǎn)品內(nèi)因及致病基因，以“中藥分子機(jī)制”為研究目標(biāo)，拓寬中藥藥理研究模式，在化學(xué)生物信息學(xué)方法加持下應(yīng)用蛋白質(zhì)組、基因芯片等分析技術(shù)，針對(duì)中藥復(fù)方對(duì)蛋白表達(dá)譜、細(xì)胞基因表達(dá)譜影響進(jìn)行分析，建立蛋白組學(xué)、基因芯片、生物信息學(xué)及相關(guān)中藥研究技術(shù)平臺(tái)，借助該平臺(tái)將中藥多靶點(diǎn)、多組分、多渠道作用與蛋白表達(dá)及基因關(guān)聯(lián)在一起，通過對(duì)比表達(dá)差異普明確蛋白表達(dá)靶點(diǎn)、基因與不同配伍組方的關(guān)系，根據(jù)表達(dá)水平及器官特異性，將中藥復(fù)方君臣佐使原理與用藥劑量關(guān)聯(lián)在一起，根據(jù)蛋白靶點(diǎn)、對(duì)應(yīng)基因與中藥復(fù)方配伍相互作用，得出中藥復(fù)方研究結(jié)果，闡明中藥作用、內(nèi)存配伍規(guī)律、物質(zhì)基礎(chǔ)，為中藥研究走向世界奠定基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前化學(xué)生物信息學(xué)方法可以在探索全新藥物作用靶點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化先導(dǎo)化合物、中藥研究等領(lǐng)域應(yīng)用，同時(shí)可以為藥物臨床藥學(xué)研究創(chuàng)造條件，并在基因組藥物基因序列數(shù)據(jù)研究中得以有效應(yīng)用，使醫(yī)藥研究更具實(shí)效性、科學(xué)性、發(fā)展性，在化學(xué)生物信息學(xué)方法加持下，將藥理學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)及組合化學(xué)庫關(guān)聯(lián)在一起，繼而為我國醫(yī)藥研究創(chuàng)造便利條件。

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