药物设计与开发 PPT
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药物化学：新药设计与开发
宜的分配系数logP在2左右。
2．酸碱性与生物活性
• 人体70%~75%是由水组成的，人服用药物后可按照稀 溶液理论解释和预测药物的酸碱性。
• 多数药物为弱酸或弱碱，其解离度由化合物的解离常数 pKa和溶液介质的pH决定。
• 药物解离后以局部离子型和局部分子型两种形式存在， 以乙酸和甲胺为例，pKa的计算方法为:
• logP是构成整个分子的全部官能团的亲水性和疏水性的 总和，分子中的每一个取代基对分子整体的亲水性和疏 水性都有影响，即logP＝∑π〔fragments〕。
• P值越大，则药物的亲脂性越高。对于作用于不 同系统的药物，对亲脂性的要求不同。一般来说， 脂水分配系数应有一个适当的范围，才能显示最 好的药效。例如，中枢神经系统的药物需要穿过 血脑屏障，适当增加药物亲脂性可增强活性，降 低亲脂性可使活性降低。易于穿过血脑屏障的适
第十三章 新药设计与开发
主要内容
1 第一节 药物的化学结构与生物活性的关系 2 第二节 先导化合物的发觉 3 第三节 先导化合物的优化 4 第四节 定量构效关系 5 第五节 计算机辅助药物设计
• 新药设计与开发的关键是发觉新药，也就是要发觉结构 新颖的、有自主知识产权爱护的新化学实体〔new chemical entities，NCE〕。
• 药物中光学异构体生理活性的差异反映了药物与受体结 合时的较高的立体要求。一般认为，这类药物需要通过 三点与受体结合，如图13-6中D-〔－〕- 肾上腺素通过 以下三个基团与受体在三点结合：①氨基；②苯环及其 两个酚羟基；③侧链上的醇羟基。而L-异构体只能有两 点结合。
• 有一些药物，左旋体和右旋体的生物活性类型都不一样， 如扎考必利〔zacopride〕是通过拮抗5-HT3受体而起作 用，为一类新型的止吐药。深刻的研究证明，R-异构体 为5-HT3受体的拮抗剂，而S-异构体则为5-HT3受体的冲 动剂;又如〔－〕 -依托唑啉〔etozoline〕具有利尿作用， 〔－〕-依托唑啉则有抗利尿作用。
2．酸碱性与生物活性
• 人体70%~75%是由水组成的，人服用药物后可按照稀 溶液理论解释和预测药物的酸碱性。
• 多数药物为弱酸或弱碱，其解离度由化合物的解离常数 pKa和溶液介质的pH决定。
• 药物解离后以局部离子型和局部分子型两种形式存在， 以乙酸和甲胺为例，pKa的计算方法为:
• logP是构成整个分子的全部官能团的亲水性和疏水性的 总和，分子中的每一个取代基对分子整体的亲水性和疏 水性都有影响，即logP＝∑π〔fragments〕。
• P值越大，则药物的亲脂性越高。对于作用于不 同系统的药物，对亲脂性的要求不同。一般来说， 脂水分配系数应有一个适当的范围，才能显示最 好的药效。例如，中枢神经系统的药物需要穿过 血脑屏障，适当增加药物亲脂性可增强活性，降 低亲脂性可使活性降低。易于穿过血脑屏障的适
第十三章 新药设计与开发
主要内容
1 第一节 药物的化学结构与生物活性的关系 2 第二节 先导化合物的发觉 3 第三节 先导化合物的优化 4 第四节 定量构效关系 5 第五节 计算机辅助药物设计
• 新药设计与开发的关键是发觉新药，也就是要发觉结构 新颖的、有自主知识产权爱护的新化学实体〔new chemical entities，NCE〕。
• 药物中光学异构体生理活性的差异反映了药物与受体结 合时的较高的立体要求。一般认为，这类药物需要通过 三点与受体结合，如图13-6中D-〔－〕- 肾上腺素通过 以下三个基团与受体在三点结合：①氨基；②苯环及其 两个酚羟基；③侧链上的醇羟基。而L-异构体只能有两 点结合。
• 有一些药物，左旋体和右旋体的生物活性类型都不一样， 如扎考必利〔zacopride〕是通过拮抗5-HT3受体而起作 用，为一类新型的止吐药。深刻的研究证明，R-异构体 为5-HT3受体的拮抗剂，而S-异构体则为5-HT3受体的冲 动剂;又如〔－〕 -依托唑啉〔etozoline〕具有利尿作用， 〔－〕-依托唑啉则有抗利尿作用。
生物医药行业药物研发培训ppt
03 药物研发的关键技术
基因编辑技术
基因编辑技术是现代生物医药领域的重要技术之一，它能够实现对基因 的精确修改。
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统，它能够实现高效、精 准地编辑特定基因，为遗传病治疗、基因治疗等领域提供了强大的技术
支持。
基因编辑技术还处于不断发展和完善阶段，未来有望在药物研发、生物 医学等领域发挥更大的作用。
02 生物医药行业现状与趋势
生物医药行业概述
生物医药行业是利用生物学、医学和工程学原理，研究、开发、生产和销售生物制 品、医疗器械和药品的行业。
生物医药行业是全球范围内发展最快的产业之一，具有高技术、高投入、高风险、 高回报的特点。
生物医药行业的发展对于提高人类健康水平、延长寿命、改善生活质量具有重要意 义。
督检查。
药物审评中心负责对药物注册申 请进行技术审评，确保申请资料
的真实性、完整性和科学性。
05 药物研发的实践与案例分 析
创新药物的研发实践
在实践中，需要关注药物的靶点选择和验证、化合物 的筛选和优化、临床前研究和临床试验的开展等关键 环节。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五 六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文 ，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最 终呈现发布的良好效果单击此4*25}
THANKS
疫苗研发技术
疫苗研发技术是指利用疫苗来预防和控 制传染病的一种方法。
随着免疫学和基因工程技术的不断发展 ，疫苗研发技术也在不断进步，新型疫
苗不断涌现。
目前，疫苗已成为预防和控制传染病的 重要手段之一，未来随着技术的不断进 步和应用范围的扩大，疫苗研发技术有
望发挥更大的作用。
新药研发与设计的过程【共28张PPT】
产品，它不包括现存化合物的新型盐类、前药、代 谢物和酯类，也不包括组合产品
一.新药研发的概述
头孢菌素：从第一代发展到第四代，其抗菌范围和抗菌活性也不断扩大和增强。
• 我国共开发40多个一类新药 当今世界药品研发正逐步成为制药企业的核心竞争力
在II期临床试验期间，最终的剂型被选择和开发作III期临床使用并代表了提交FDA上市申请的处方。 各行业研发支出占销售额的比例
2006 2008F
四.国内新药研发情况
成功药物
临床试验药
动物试验药 活性物质
国际通行研发模式
*
资料来源：
中国通行研发模式
28
合成
体外活性筛选 特异性疾病动物模型筛
• 分子改造
– 头孢菌素：从第一代发展到第四代，其抗菌范围和抗菌活性也不断扩 大和增强。
1.新化合物实体的发现
新结构药物发现日趋困难
过去的10年中,有20个新的抗菌药物批准上 市， 其中结构修饰类18个，全新结构的2个
喹喏酮类：7个
结构修饰的类
β-内酰胺类：7个 大环内酯类：2个 四环类：1个
理学家、统计学家等参与共同完成。
生物学特性——药理学
• 评价化学物质的生物活性和确定药物作用 机理。
• 体外细胞培养和酶系统
– 离体动物组织试验 – 整体动物试验（啮齿动物和非啮齿动物）
生物学特性——药理学
体外筛选： ■体外细胞培养和酶系统 ■离体动物组织试验
生物学特性——毒理学1
生殖研究——包–括：急抚养性和交毒配行性为、研胚胎究早期—、早—产和单产后剂发育量、多和代影/响或和致多畸性剂。 量短期给药。给药剂量向一 定范围增加，以确定试验化合物不产生毒性的最大剂量、发生 I期临床试验期间，对于口服给药，直接应用仅含活性药物无其他药用辅料的胶囊剂。
一.新药研发的概述
头孢菌素：从第一代发展到第四代，其抗菌范围和抗菌活性也不断扩大和增强。
• 我国共开发40多个一类新药 当今世界药品研发正逐步成为制药企业的核心竞争力
在II期临床试验期间，最终的剂型被选择和开发作III期临床使用并代表了提交FDA上市申请的处方。 各行业研发支出占销售额的比例
2006 2008F
四.国内新药研发情况
成功药物
临床试验药
动物试验药 活性物质
国际通行研发模式
*
资料来源：
中国通行研发模式
28
合成
体外活性筛选 特异性疾病动物模型筛
• 分子改造
– 头孢菌素：从第一代发展到第四代，其抗菌范围和抗菌活性也不断扩 大和增强。
1.新化合物实体的发现
新结构药物发现日趋困难
过去的10年中,有20个新的抗菌药物批准上 市， 其中结构修饰类18个，全新结构的2个
喹喏酮类：7个
结构修饰的类
β-内酰胺类：7个 大环内酯类：2个 四环类：1个
理学家、统计学家等参与共同完成。
生物学特性——药理学
• 评价化学物质的生物活性和确定药物作用 机理。
• 体外细胞培养和酶系统
– 离体动物组织试验 – 整体动物试验（啮齿动物和非啮齿动物）
生物学特性——药理学
体外筛选： ■体外细胞培养和酶系统 ■离体动物组织试验
生物学特性——毒理学1
生殖研究——包–括：急抚养性和交毒配行性为、研胚胎究早期—、早—产和单产后剂发育量、多和代影/响或和致多畸性剂。 量短期给药。给药剂量向一 定范围增加，以确定试验化合物不产生毒性的最大剂量、发生 I期临床试验期间，对于口服给药，直接应用仅含活性药物无其他药用辅料的胶囊剂。
新药研制与开发PPT课件
先导化合物发现途径 Nhomakorabea01
高通量筛选
虚拟筛选
02
03
组合化学
利用高通量技术从大量化合物库 中筛选出具有活性的先导化合物。
基于计算机模拟技术预测化合物 与靶点的相互作用，提高筛选效 率。
通过化学合成方法制备具有结构 多样性的化合物库，增加发现机 会。
候选药物优化策略
结构优化
01
通过化学修饰、构效关系分析等手段提高候选药物的活性及选
新药分类
中药、天然药物注册分类，化学 药品注册分类，生物制品注册分 类。
国内外新药研发现状
国内新药研发现状
近年来我国新药研发虽取得显著进展 ，但创新能力仍显不足，药品研发低 水平重复现象比较严重，存在“多、 小、散、乱”的状况。
国外新药研发现状
发达国家由于药品研发基础好、技术 先进，在新药研发领域处于领先地位 ，其研发的新药数量和质量都远高于 我国。
保密技术运用
采用加密技术、访问控制技术等手段， 确保商业秘密不被泄露。
泄密应急处理
制定泄密应急预案，及时采取补救措 施，降低损失。
市场推广策略制定
市场调研
产品定位
了解目标市场、竞争对手、客户需求等信 息，为制定推广策略提供依据。
根据产品特点和市场需求，明确产品的目 标用户和市场定位。
推广渠道选择
营销策略制定
辅料选择
选择适宜的辅料，提高制剂的稳 定性和生物利用度，同时降低不 良反应的发生。
处方优化
通过对比实验和数据分析，对制 剂处方进行优化，提高产品质量 和生产效率。
质量标准建立及稳定性考察
1 2
质量标准制定
根据药物的性质和临床需求，制定合理的质量标 准，包括鉴别、检查、含量测定等项目。
高通量筛选
虚拟筛选
02
03
组合化学
利用高通量技术从大量化合物库 中筛选出具有活性的先导化合物。
基于计算机模拟技术预测化合物 与靶点的相互作用，提高筛选效 率。
通过化学合成方法制备具有结构 多样性的化合物库，增加发现机 会。
候选药物优化策略
结构优化
01
通过化学修饰、构效关系分析等手段提高候选药物的活性及选
新药分类
中药、天然药物注册分类，化学 药品注册分类，生物制品注册分 类。
国内外新药研发现状
国内新药研发现状
近年来我国新药研发虽取得显著进展 ，但创新能力仍显不足，药品研发低 水平重复现象比较严重，存在“多、 小、散、乱”的状况。
国外新药研发现状
发达国家由于药品研发基础好、技术 先进，在新药研发领域处于领先地位 ，其研发的新药数量和质量都远高于 我国。
保密技术运用
采用加密技术、访问控制技术等手段， 确保商业秘密不被泄露。
泄密应急处理
制定泄密应急预案，及时采取补救措 施，降低损失。
市场推广策略制定
市场调研
产品定位
了解目标市场、竞争对手、客户需求等信 息，为制定推广策略提供依据。
根据产品特点和市场需求，明确产品的目 标用户和市场定位。
推广渠道选择
营销策略制定
辅料选择
选择适宜的辅料，提高制剂的稳 定性和生物利用度，同时降低不 良反应的发生。
处方优化
通过对比实验和数据分析，对制 剂处方进行优化，提高产品质量 和生产效率。
质量标准建立及稳定性考察
1 2
质量标准制定
根据药物的性质和临床需求，制定合理的质量标 准，包括鉴别、检查、含量测定等项目。
化学药物设计与开发前沿PPT
通过药效学实验，评估靶点抑制剂或激动剂对疾 病的治疗效果和作用机制。
04
化学药物设计与开发的未来趋势
个性化药物的发展
总结词
个性化药物的发展是未来化学药物设计与开发的重要方向之一。
详细描述
随着基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术的不断发展，我们可以更深入地了解疾病的发病机制和 患者的个体差异，从而为患者量身定制更有效的药物。这种个性化药物不仅可以提高疗效，还能减少 副作用和降低耐药性的发生。
和低毒性的特点，已成为生物医药领域的研究热点之一。
03
创新药物靶点的发现与验证
靶点选择与验证的方法
01
02
03
分子生物学方法
利用分子生物学技术，如 基因组学、蛋白质组学等 技术，筛选和鉴定与疾病 发生发展相关的靶点。
结构生物学方法
通过解析蛋白质结构，了 解靶点与配体的相互作用 机制，为药物设计提供结 构基础。
基于系统生物学的药物设计与开发
总结词
基于系统生物学的药物设计与开发是利用系 统生物学的方法和技术，全面研究生物系统 的结构和功能，发现新的药物作用靶点。
详细描述
系统生物学强调从整体和全局的角度研究生 物系统的各个层面，包括基因组、转录组、 蛋白质组和代谢组等。通过整合多层次的数 据，可以揭示生物系统的复杂性和动态性， 从而发现新的药物作用靶点，并设计出更有 效的药物。
基因组学与蛋白质组学在药物设计中的应用
总结词
基因组学与蛋白质组学在药物设计中的应用是指利用基因组学和蛋白质组学技术，研究药物的基因和蛋白质靶点， 以及药物对基因和蛋白质表达的影响。
详细描述
基因组学和蛋白质组学技术能够提供关于药物作用机制、药效和毒性的深入了解，有助于发现新的药物靶点、预 测药物的疗效和安全性。这些技术还能够用于研究药物对基因和蛋白质表达谱的影响，以发现潜在的药物副作用 和相互作用。
04
化学药物设计与开发的未来趋势
个性化药物的发展
总结词
个性化药物的发展是未来化学药物设计与开发的重要方向之一。
详细描述
随着基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术的不断发展，我们可以更深入地了解疾病的发病机制和 患者的个体差异，从而为患者量身定制更有效的药物。这种个性化药物不仅可以提高疗效，还能减少 副作用和降低耐药性的发生。
和低毒性的特点，已成为生物医药领域的研究热点之一。
03
创新药物靶点的发现与验证
靶点选择与验证的方法
01
02
03
分子生物学方法
利用分子生物学技术，如 基因组学、蛋白质组学等 技术，筛选和鉴定与疾病 发生发展相关的靶点。
结构生物学方法
通过解析蛋白质结构，了 解靶点与配体的相互作用 机制，为药物设计提供结 构基础。
基于系统生物学的药物设计与开发
总结词
基于系统生物学的药物设计与开发是利用系 统生物学的方法和技术，全面研究生物系统 的结构和功能，发现新的药物作用靶点。
详细描述
系统生物学强调从整体和全局的角度研究生 物系统的各个层面，包括基因组、转录组、 蛋白质组和代谢组等。通过整合多层次的数 据，可以揭示生物系统的复杂性和动态性， 从而发现新的药物作用靶点，并设计出更有 效的药物。
基因组学与蛋白质组学在药物设计中的应用
总结词
基因组学与蛋白质组学在药物设计中的应用是指利用基因组学和蛋白质组学技术，研究药物的基因和蛋白质靶点， 以及药物对基因和蛋白质表达的影响。
详细描述
基因组学和蛋白质组学技术能够提供关于药物作用机制、药效和毒性的深入了解，有助于发现新的药物靶点、预 测药物的疗效和安全性。这些技术还能够用于研究药物对基因和蛋白质表达谱的影响，以发现潜在的药物副作用 和相互作用。
药物设计的基本原理和方法 PPT
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
以现有的药物作为先导化合物
1．由药物副作用发现先导化合物 基于抗结核药异烟肼的副作用，发展了单胺氧化酶抑制剂类抗抑郁
药，如异丙烟肼。
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
二、新药设计与开发
Drug design and developmentΒιβλιοθήκη 先导化合物发现的方法和途径
利用计算机进行靶向筛选得到先导化合物
以生物靶点为基础，利用计算机软件对化合物进行靶向合理筛选和从 头设计已成为发现先导化合物的一个重要手段。
二、新药设计与开发
Drug design and development
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
用活性内源物质作为先导化合物
根据对生理病理的了解来研究新药，通常是针对与该生理活动有关的 酶或受体来设计药物，被称为合理药物设计。内源性神经递质、受体或酶 的底物就是初始的先导化合物。例如以炎症介质5-羟色胺为先导化合物研 发了抗炎药吲哚美辛。
高通量筛选（High-throughput screening）是以随机筛选和广泛筛选 为基础的。高通量筛选是利用近二、三十年来生物化学、分子生物学、分 子药理学和生物技术的研究成果，将已阐明影响生命过程的一些环节的酶、 受体、离子通道等作为药物作用的靶标进行分离、纯化和鉴定，由此建立 分子、细胞水平的高特异性的体外筛选模型，具有灵敏度高、特异性强、 需用药量少、快速筛选的特点。
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
以现有的药物作为先导化合物
1．由药物副作用发现先导化合物 基于抗结核药异烟肼的副作用，发展了单胺氧化酶抑制剂类抗抑郁
药，如异丙烟肼。
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
二、新药设计与开发
Drug design and developmentΒιβλιοθήκη 先导化合物发现的方法和途径
利用计算机进行靶向筛选得到先导化合物
以生物靶点为基础，利用计算机软件对化合物进行靶向合理筛选和从 头设计已成为发现先导化合物的一个重要手段。
二、新药设计与开发
Drug design and development
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
用活性内源物质作为先导化合物
根据对生理病理的了解来研究新药，通常是针对与该生理活动有关的 酶或受体来设计药物，被称为合理药物设计。内源性神经递质、受体或酶 的底物就是初始的先导化合物。例如以炎症介质5-羟色胺为先导化合物研 发了抗炎药吲哚美辛。
高通量筛选（High-throughput screening）是以随机筛选和广泛筛选 为基础的。高通量筛选是利用近二、三十年来生物化学、分子生物学、分 子药理学和生物技术的研究成果，将已阐明影响生命过程的一些环节的酶、 受体、离子通道等作为药物作用的靶标进行分离、纯化和鉴定，由此建立 分子、细胞水平的高特异性的体外筛选模型，具有灵敏度高、特异性强、 需用药量少、快速筛选的特点。
二、新药设计与开发
Drug design and development
全新药物设计.ppt
（一）位点连接法
位点连接法是程序LUDI、Verlinde等采用的方法，位点就是 结合口袋中与受体化学特征相匹配的配体的结构模式，其定义 了活性口袋中配体分子可能的化学特征，在这一点能放置一个 或几个与受体原子有良好作用的配体原子。位点连接法就是根 据位点的特征和位置在活性口袋放入合适的小分子碎片，在片 段上进行合适的生长和连接以得到完整的配体分子。代表软件 有GLIX，LUDI等。
这一方法基本要点在运用CHARMM力场进行分子动力学模 拟时，忽略溶剂分子间的非键相互作用，这样在分子动力学 模拟时，溶剂分子在能量合适的区域就叠合在一起，从而提 高了搜寻溶剂分子与受体分子结合区域的效率。小分子碎片 如水和苯分子可当作溶剂分子，运用分子动力学的方法搜寻 分子碎片与受体的结合区域，对低能碎片结合区域通过能量 优化和比较结合能，从而确定碎片的最佳作用位点。
（二） 产生合适的配体分子
根据活性位点的特征，产生相应的相匹配的配体小分子 片段，用连接基团将小分子片段连接成完整的分子。
（三）配体分子活性的评估
对连接完整的配体分子，通过一定的方法来评价它们 与靶标分子的结合活性，并且进行排序，从中选择部 分评价最佳的配体分子进行一步的结构优化或合成。
（四）配体分子的合成和活性测试
现在发展了一些经验计算方法来克服这些缺点，这些 经验参数是建立在大量实验数据的基础上，虽然其物 理意义不是十分明确，但实用，并且计算速度比能量 计算方法快
采用ASA方法有关的软件有：
1）Grid，是Goodford等发展的评价小的有机分子片段 和受体相互作用的方法。
其基本的原理将受体生物大分子的活性部位划分 为有规则的网格点，将探针分子放置在这些网格点上， 用分子力场的方法计算网格点上各种探针分子与受体 活性位点原子的相互作用能，从而搜寻出各种探针分 子的最佳作用区域
位点连接法是程序LUDI、Verlinde等采用的方法，位点就是 结合口袋中与受体化学特征相匹配的配体的结构模式，其定义 了活性口袋中配体分子可能的化学特征，在这一点能放置一个 或几个与受体原子有良好作用的配体原子。位点连接法就是根 据位点的特征和位置在活性口袋放入合适的小分子碎片，在片 段上进行合适的生长和连接以得到完整的配体分子。代表软件 有GLIX，LUDI等。
这一方法基本要点在运用CHARMM力场进行分子动力学模 拟时，忽略溶剂分子间的非键相互作用，这样在分子动力学 模拟时，溶剂分子在能量合适的区域就叠合在一起，从而提 高了搜寻溶剂分子与受体分子结合区域的效率。小分子碎片 如水和苯分子可当作溶剂分子，运用分子动力学的方法搜寻 分子碎片与受体的结合区域，对低能碎片结合区域通过能量 优化和比较结合能，从而确定碎片的最佳作用位点。
（二） 产生合适的配体分子
根据活性位点的特征，产生相应的相匹配的配体小分子 片段，用连接基团将小分子片段连接成完整的分子。
（三）配体分子活性的评估
对连接完整的配体分子，通过一定的方法来评价它们 与靶标分子的结合活性，并且进行排序，从中选择部 分评价最佳的配体分子进行一步的结构优化或合成。
（四）配体分子的合成和活性测试
现在发展了一些经验计算方法来克服这些缺点，这些 经验参数是建立在大量实验数据的基础上，虽然其物 理意义不是十分明确，但实用，并且计算速度比能量 计算方法快
采用ASA方法有关的软件有：
1）Grid，是Goodford等发展的评价小的有机分子片段 和受体相互作用的方法。
其基本的原理将受体生物大分子的活性部位划分 为有规则的网格点，将探针分子放置在这些网格点上， 用分子力场的方法计算网格点上各种探针分子与受体 活性位点原子的相互作用能，从而搜寻出各种探针分 子的最佳作用区域
药物设计原理和方法PPT课件
.
19
➢适宜衍生化的功能基及衍生化物：
✓醇羟基或酚羟基可衍生成酯或活泼醚； ✓羧基可衍生成酯或酰胺； ✓氨基（包括胺、酰胺和亚胺）可衍生成烷氧 羰 ✓酰胺
.
20
➢2.4.1 提高生物利用度的前药
✓若原药分子中含有羟基、羧基或磷酸基，会因极 性强或带有电荷而难以吸收。应用前药原理引入 酯键可提高脂溶性，改善了脂/水分配系数，有利 肠道吸收，或克服了首过效应。
H3 C O H
+
H3 CN C H3
C O O-
H3 C N H2
+
H3 CN
C O O-
C H3
H3 C N H2 C O O-
H3 C
C H3
10
11 .
12 9
➢3.5 环和非环的电子等排体 ➢雌激素激动剂 ➢雌二醇的开环类似物已烯雌酚同样具有雌激素活性。为了 维持两个酚基和两个乙基在空间适宜的配置，以便与雌激素 受体结合，已烯雌酚分子中间的反式双键是非常重要的。
✓帕瑞昔布（Parecoxib）是戊地昔布（Valdecoxib） 的水溶性非活性前体药物，系非肠道给药的选择性 COX-2抑制剂，用于治疗手术后疼痛。
NH2SO2
CH3
O N
Na CH3CH2CO-N-SO2
CH3
O N
Valdecoxib .
Valdecoxib 29
➢2.4.2.5 UR-14048
OH
HO
HO
.
HO
11
§2.4 前 药 原 理
.
12
➢前药（Prodrug）：是指体外活性较 小或无活性，在体内经酶促或非酶化 学反应，释放出活性物质而发挥药理 作用的化合物。
《药物设计学》课件
01
生物利用度是指药物被吸收进入血液循环的程度和速率。
02
提高药物的生物利用度可以提高药物的疗效，减少用药剂量和
副作用。
常用的方法包括改善药物的溶解度和渗透性、优化给药途径和
03
剂型等。
降低药物的副作用
1
副作用是指药物在治疗过程中产生的与治疗目的 无关的不适反应。
2
降低药物的副作用可以提高患者的用药依从性和 生活质量。
抑制或杀灭病原体
详细描述
抗生素是用于治疗由细菌或真菌引起的感染 的药物。在药物设计案例中，通过研究病原 体的生长、繁殖和代谢机制，开发出能够抑 制或杀灭病原体的抗生素。这些药物的作用 机制包括干扰病原体的细胞壁合成、破坏其
细胞膜或抑制其核酸合成等。
案例四：抗病毒的药物设计
总结词
抑制病毒复制
详细描述
它涉及到化学、生物学、药理学等多 个学科的知识，是现代药物研究与开 发的重要基础。
药物设计学的研究内容
基于已知的生物活性物质的结构和性质，进行药 物设计和优化。
研究药物与靶点之间的相互作用机制，以及药物 在体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程。
探索药物设计的新理论、新方法和新技术，提高 药物设计的效率和成功率。
与开发提供了新的思路和方法。
02
药物设计的理论基础
药物与机体的相互作用
药物进入机体后的吸收、分布、代谢和排泄过程
药物通过各种方式进入机体后，会经过一系列的生理过程，如吸收进入血液循环系统，分布到各个组织器官，代 谢和排泄出体外。
药物与靶点的相互作用
药物在体内的作用主要通过与靶点（如受体、酶、离子通道等）的相互作用实现，这种相互作用决定了药物的疗 效和安全性。
创新药研发流程ppt课件
新药研发的风险与不可预测性
I期 IND 提交
II 期
III 期
NDA 提交
10,000 个化合物
2Байду номын сангаас0 个 化合物
5 Compounds 5 个化合物 20 – 100 名志 愿者 100 – 500名 志愿者 6年 $414.7MM 1,000 – 5,000 名志愿者
1 个FDA 审批药 物
5年 $323.5MM
创新药研发流程
我国新旧药品注册分类比较-旧版
1.未在国内外上市销售的药品：
（1）通过合成或者半合成的方法制得的原料药及其制剂； （2）天然物质中提取或者通过发酵提取的新的有效单体及其制剂； （3）用拆分或者合成等方法制得的已知药物中的光学异构体及其制剂； （4）由已上市销售的多组份药物制备为较少组份的药物； （5）新的复方制剂； （6）已在国内上市销售的制剂增加国内外均未批准的新适应症。
组合生物合成和组合生物催化
基于临床副作用观察产生先导物 虚拟筛选
分子的多样性（diversity）是先导物发现 的物质基础
先导化合物（lead compound)
在药物设计时，分子的多样性、互补性和相似性构成了
设计方法的策略基础
分子的多样性
分子的互补性 分子的相似性
基于生物大分子结构和作用机理 的药物分子设计 反义寡核苷酸 分子的互补性（complementarity）是分 子识别和受体-配体结合的基础和推动力
Nominate)
先导化合物的发现（lead Identification)
先导化合物（lead compound)，是指新发现的对某种靶标或 生物模型呈现药理活性的化合物。 由于其活性不强,选择性低,吸收性差,或毒性较大等缺点,通常 不能直接药用。但作为新的结构类型和线索物质,对先导物进 行结构变换和修饰,可得到具有优良药理作用的药物。 获得先导化合物可有多种途径：
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K+,ClChannel currents
Na+ Na+
K+ Pump
Ca2+ Exchanger
• 这方面的研究近年来进展较快。如：
– 作用于Na+通道的药物有奎尼丁、美西律、普罗帕酮等。
– 作用于Ca2+通道的药物有二氢吡啶类、苯烃胺类和硫氮杂
卓类等，如硝苯地平、尼卡地平、尼莫地平
– 作用于K+通道的药物主要为K+-ATP酶的激活剂和拮抗剂， 如治疗II型糖尿病的甲苯磺丁脲、格列本脲为K+通道的拮 抗剂；而尼可地尔和吡那地尔为K+通道的激活剂，主要用 于高血压、心绞痛的治疗。 III类抗心律失常药物多为K+ 通道拮抗剂，主要药物有胺碘酮、索他洛尔等。
• 近年来，基于细胞代谢理论的指导，合理设计的酶抑制剂类 药物发展较快，目前世界上销售量最大的20个药物中有近一 半为酶抑制剂类药物。
• 近年来，酶抑制剂研究比较活跃的领域有：
– 降压药的血管紧张素转化酶（ACE）抑制剂，肾素抑制剂， 调血脂药HMG-CoA还原酶抑制剂
– 非甾体抗炎药物中的环氧化酶-2（COX-2）抑制剂，抗肿瘤药 物中的芳构化酶抑制剂
– 特异性结构药物发挥药效的本质是药物小分子与受体生物大分子 的有效结合，这包括二者在立体空间上互补；在电荷分布上相匹 配，通过各种键力的作用使二者相互结合，进而引起受体生物大 分子构象的改变，触发机体微环境产生与药效有关的一系列生物 化学反应。
一、药物作用的生物靶点
• 能够与药物分子结合并产生药理效应的生物大分子现 通称为药物作用的生物靶点。
新药设计新技术…
药物作用的生物学基础
• 根据药物在分子水平上的作用方式，可把药物分成两种类型， 即非特异性结构药物（Structurally Nonspecific Drug）和特异 性结构药物（Structurally Specific Drug）。
– 非特异性结构药物的药理作用与化学结构类型的关系较少，主要 受药物的理化性质的影响。如全身麻醉药（气体、低分子量的卤 烃、醇、醚、烯烃等），其作用主要受药物的脂水（气）分配系 数的影响。
– 例如，治疗高血压的血管紧张素II受体拮抗剂洛沙坦、依普沙坦， 中枢镇痛的阿片受体激动剂丁丙诺啡、布托啡诺，a-受体激动剂
阿芬他尼等。
G-蛋白偶联受体 （G-protein cross-linked receptor）
G蛋白偶 联型受体 －G蛋白 －腺苷酸 环化酶信 号转导途 径示意图
G蛋白偶 联型受体 －G蛋白 －腺苷酸 环化酶信 号转导途 径示意图
3. 以离子通道为靶点：
• 带电荷的离子由离子通道出入细胞，不断运动、传输信息，构 成了生命过程的重要组成部分，保持着生物体中细胞与细胞间 的有效联系。离子通道的阻滞剂和激活剂调节离子进出细胞的 量，进而调节相应的生理功能，可用于疾病的治疗。
Na+ Ca2+
Outside
Membrance
inside
发现新药的途径…
• 随着生命科学的相关学科在上世纪后半期的迅速发展， 定量构效关系、合理药物设计、计算机辅助药物设计、 组合化学、高通量筛选等新技术、新方法不断涌现， 基因技术被应用到新药的研究之中，新药设计学也应 运而生。
• 近十年来，新药设计与开发有了突飞猛进的发展，优 良的新药不断问世，为世界制药工业带来了勃勃生机。
• 这些靶点的种类主要有受体、酶、离子通道和核酸， 存在于机体靶器官细胞膜上或细胞浆内。
• 就目前上市的药物来说，以受体为作用靶点的药物约 占52%；以酶为作用靶点的药物约占22%；以离子通 道为作用靶点的药物约占6%；以核酸为作用靶点的药 物约占3％；其余17％药物的作用靶点尚不清楚。
1. 以受体为靶点
4. 以核酸为靶点：
• 人们普遍认为肿瘤的癌变是由于基因突变导致基因表达失调 和细胞无限增殖所引起的。因此，可将癌基因作为药物设计 的靶，利用反义技术(antisense technology)抑制癌细胞增殖。
• 以已知的抗肿瘤药物为先导，以DNA为靶点设计新的抗癌药 物也正在开展。
• 近年来，受体的亚型及新受体不断被发现和克隆表达， 有关它们的生化、生理、药理性质也相继被阐明，为 新药的设计和研究提供了更准确的靶点和理论基础和 降低药物毒副作用作出了很大的贡献。
– 现已知道，肾上腺能受体有a1、a2、bl、b2、b3亚型， 多巴胺受体有Dl、D2、D3、D4、D5亚型，阿片受体有 m、k、s、d、e亚型等。
• 药物与受体结合才能产生药效。理想的药物必须具有高度的 选择性和特异性。
– 选择性要求药物对某种病理状态产生稳定的功效。 – 特异性是指药物对疾病的某一生理、生化过程有特定的作用，
此即要求药物仅与疾病治疗相关联的受体或受体亚型产生结 合。
• 现已有几百种作用于受体的新药问世，其中绝大多数是GPCR 的激动剂或拮抗剂。
• 孤儿受体(orphan receptor)是近年来提出的一种新概 念，是指其编码基因与某一类受体家族成员的编码有 同源性，但目前在体内还没有发现其相应的配基。
2. 以酶为靶点：
• 由于酶催化生成或灭活一些生理反应的介质和调控剂，因此， 酶构成了一类重要的药物作用靶点。
• 酶抑制剂通过抑制某些代谢过程，降低酶促反应产物的浓度 而发挥其药理作用。理想的酶抑制剂药物，应该对靶酶有高 度亲和力和特异性。
– 一氧化氮(NO)作为生物体内的重要信使分子和效应分子，在 心血管、神经和免疫系统方面具有重要的生理功能。但过量 产生或释放时能介导多种疾病的发生和发展。一氧化氮合成 酶(NOS)抑制剂可阻止NO过量生成。NO以及有关的NOS抑制 剂的研究已成为近年来生物医学和药学研究的前沿领域之一。
药物设计与开发
• 半个世纪之前，人们对在细胞水平和分子水平上的生 命现象了解甚少，寻找新药的方法多是基于经验和尝 试，主要是通过大量化合物的筛选与偶然发现。
• 靠这种方法发现了大批治疗药物。但它的不可预见性 和盲目性，人力和物力的巨大消耗，发现新药的成功 率越来越低，促使人们发展具有较高预测性的更合理 的研究方法。
Na+ Na+
K+ Pump
Ca2+ Exchanger
• 这方面的研究近年来进展较快。如：
– 作用于Na+通道的药物有奎尼丁、美西律、普罗帕酮等。
– 作用于Ca2+通道的药物有二氢吡啶类、苯烃胺类和硫氮杂
卓类等，如硝苯地平、尼卡地平、尼莫地平
– 作用于K+通道的药物主要为K+-ATP酶的激活剂和拮抗剂， 如治疗II型糖尿病的甲苯磺丁脲、格列本脲为K+通道的拮 抗剂；而尼可地尔和吡那地尔为K+通道的激活剂，主要用 于高血压、心绞痛的治疗。 III类抗心律失常药物多为K+ 通道拮抗剂，主要药物有胺碘酮、索他洛尔等。
• 近年来，基于细胞代谢理论的指导，合理设计的酶抑制剂类 药物发展较快，目前世界上销售量最大的20个药物中有近一 半为酶抑制剂类药物。
• 近年来，酶抑制剂研究比较活跃的领域有：
– 降压药的血管紧张素转化酶（ACE）抑制剂，肾素抑制剂， 调血脂药HMG-CoA还原酶抑制剂
– 非甾体抗炎药物中的环氧化酶-2（COX-2）抑制剂，抗肿瘤药 物中的芳构化酶抑制剂
– 特异性结构药物发挥药效的本质是药物小分子与受体生物大分子 的有效结合，这包括二者在立体空间上互补；在电荷分布上相匹 配，通过各种键力的作用使二者相互结合，进而引起受体生物大 分子构象的改变，触发机体微环境产生与药效有关的一系列生物 化学反应。
一、药物作用的生物靶点
• 能够与药物分子结合并产生药理效应的生物大分子现 通称为药物作用的生物靶点。
新药设计新技术…
药物作用的生物学基础
• 根据药物在分子水平上的作用方式，可把药物分成两种类型， 即非特异性结构药物（Structurally Nonspecific Drug）和特异 性结构药物（Structurally Specific Drug）。
– 非特异性结构药物的药理作用与化学结构类型的关系较少，主要 受药物的理化性质的影响。如全身麻醉药（气体、低分子量的卤 烃、醇、醚、烯烃等），其作用主要受药物的脂水（气）分配系 数的影响。
– 例如，治疗高血压的血管紧张素II受体拮抗剂洛沙坦、依普沙坦， 中枢镇痛的阿片受体激动剂丁丙诺啡、布托啡诺，a-受体激动剂
阿芬他尼等。
G-蛋白偶联受体 （G-protein cross-linked receptor）
G蛋白偶 联型受体 －G蛋白 －腺苷酸 环化酶信 号转导途 径示意图
G蛋白偶 联型受体 －G蛋白 －腺苷酸 环化酶信 号转导途 径示意图
3. 以离子通道为靶点：
• 带电荷的离子由离子通道出入细胞，不断运动、传输信息，构 成了生命过程的重要组成部分，保持着生物体中细胞与细胞间 的有效联系。离子通道的阻滞剂和激活剂调节离子进出细胞的 量，进而调节相应的生理功能，可用于疾病的治疗。
Na+ Ca2+
Outside
Membrance
inside
发现新药的途径…
• 随着生命科学的相关学科在上世纪后半期的迅速发展， 定量构效关系、合理药物设计、计算机辅助药物设计、 组合化学、高通量筛选等新技术、新方法不断涌现， 基因技术被应用到新药的研究之中，新药设计学也应 运而生。
• 近十年来，新药设计与开发有了突飞猛进的发展，优 良的新药不断问世，为世界制药工业带来了勃勃生机。
• 这些靶点的种类主要有受体、酶、离子通道和核酸， 存在于机体靶器官细胞膜上或细胞浆内。
• 就目前上市的药物来说，以受体为作用靶点的药物约 占52%；以酶为作用靶点的药物约占22%；以离子通 道为作用靶点的药物约占6%；以核酸为作用靶点的药 物约占3％；其余17％药物的作用靶点尚不清楚。
1. 以受体为靶点
4. 以核酸为靶点：
• 人们普遍认为肿瘤的癌变是由于基因突变导致基因表达失调 和细胞无限增殖所引起的。因此，可将癌基因作为药物设计 的靶，利用反义技术(antisense technology)抑制癌细胞增殖。
• 以已知的抗肿瘤药物为先导，以DNA为靶点设计新的抗癌药 物也正在开展。
• 近年来，受体的亚型及新受体不断被发现和克隆表达， 有关它们的生化、生理、药理性质也相继被阐明，为 新药的设计和研究提供了更准确的靶点和理论基础和 降低药物毒副作用作出了很大的贡献。
– 现已知道，肾上腺能受体有a1、a2、bl、b2、b3亚型， 多巴胺受体有Dl、D2、D3、D4、D5亚型，阿片受体有 m、k、s、d、e亚型等。
• 药物与受体结合才能产生药效。理想的药物必须具有高度的 选择性和特异性。
– 选择性要求药物对某种病理状态产生稳定的功效。 – 特异性是指药物对疾病的某一生理、生化过程有特定的作用，
此即要求药物仅与疾病治疗相关联的受体或受体亚型产生结 合。
• 现已有几百种作用于受体的新药问世，其中绝大多数是GPCR 的激动剂或拮抗剂。
• 孤儿受体(orphan receptor)是近年来提出的一种新概 念，是指其编码基因与某一类受体家族成员的编码有 同源性，但目前在体内还没有发现其相应的配基。
2. 以酶为靶点：
• 由于酶催化生成或灭活一些生理反应的介质和调控剂，因此， 酶构成了一类重要的药物作用靶点。
• 酶抑制剂通过抑制某些代谢过程，降低酶促反应产物的浓度 而发挥其药理作用。理想的酶抑制剂药物，应该对靶酶有高 度亲和力和特异性。
– 一氧化氮(NO)作为生物体内的重要信使分子和效应分子，在 心血管、神经和免疫系统方面具有重要的生理功能。但过量 产生或释放时能介导多种疾病的发生和发展。一氧化氮合成 酶(NOS)抑制剂可阻止NO过量生成。NO以及有关的NOS抑制 剂的研究已成为近年来生物医学和药学研究的前沿领域之一。
药物设计与开发
• 半个世纪之前，人们对在细胞水平和分子水平上的生 命现象了解甚少，寻找新药的方法多是基于经验和尝 试，主要是通过大量化合物的筛选与偶然发现。
• 靠这种方法发现了大批治疗药物。但它的不可预见性 和盲目性，人力和物力的巨大消耗，发现新药的成功 率越来越低，促使人们发展具有较高预测性的更合理 的研究方法。