如何发现药物新靶标

2021年1月21日发(作者：程连昌)

如何发现药物新靶标
















如何发现药物新靶标




















文献综述

摘要：
药物靶标的发现是创造新 药物的前提，也是药物筛选的基础，本文从有
效单体化合物、基因表达差异、蛋白质表达差异、蛋白质相 互作用和
RNA
干扰
方面着手总结了一些药物新靶标的发现技术进行了综述。


关键词：
药物靶标；基因表达差异；差异蛋白质组学；蛋白质相互作用；
R NA
干扰




引言：
药物靶标是药物作用而实 现疗效的目标分子，靶标的发现是药物创新的
前提，也是药物筛选的基础。新靶标的发现对于更优良的创 新型药物的开发具
有重大的促进作用。例如，利用
HMG CoA
还原酶作为药物靶标 开发了一系列他
汀类降脂药物，
仅
2000
年
,
该类药物的 销售额达
120
亿美元
,
并以每年
15%
～
20%
的速度增长。
Novartis
公司利用慢性粒细胞性白血病
(CML)相关蛋白
Bcr-Abl
为
靶标，在短时间内开发出有效治疗
CML的新药—高活性
Bcr-Abl
激酶抑制剂
【
1
】
ST I571(Gleevac)
。

从这些例子可以发现，
生物医药公司花费大 量的物力和财
力寻找药物的新靶标。随着生命科学的发展，各种科技的创新，也出现了很多
药物 靶标的发现技术。


一、从有效单体化合物着手发现药物靶标


以疗效确定的单体化合物（天然产物或现有药物）为探针，然后利用计算机
模拟单体分子与相关 蛋白质三维结构及其相互作用，找到所有的能与其特定结
合的蛋白质，这些蛋白质可能与活性药物单体发 挥作用的机制相关，因此是潜
在的药物靶标分子。蒋华良等便是用此方法发现了
2
个抗 幽门螺旋杆菌活性的

药物的作用靶标蛋白
def
和
TyX
，
并测定了
def
蛋白复合物的晶体结构。
张永清
【
2】
等利用基因芯片研究苦参碱诱导白血病
K562
细胞基因表达谱改变，发现CCNB1
，
cyclinD1
，
PCNA
等基因表达发生明显 改变，这些基因可能是苦参碱作用
靶点之一。
Chen
【
3
】
等也利用这个方法研究阿霉素处理
MCF-7
细胞后蛋白质表达
的改变，
发 现阿霉素造成
MCF-7
细胞中热休克蛋白
27(Hsp27)
的
3
个异形体表达
显著下降，由此推测
Hsp27
可能是控制乳腺癌生长的一个潜 在药物靶标。


二、以正常组织与病理组织基因表达差异发现靶标


基因在不同组织和疾病发生发展的不同时空存在着明显的基因表达差异，表
达明显 发生变化的基因常与发病过程及药物作用途径密切相关，这些表达异常
的基因很有可能是药物作用的靶点 ，可作为潜在的筛选药物的靶标
【
4
】
。基因芯
片技术、
m RNA
差异显示技术、抑制性消减杂交技术和基因表达系列性分析技术
等在现代生命科学研究中 使用也日益广泛，这些技术在新的药物靶标的发现中
同样扮演了重要的角色。

H eller
【
5
】
等利用基因芯片技术分析了正常及诱发病变的巨噬细胞、软 骨细胞
系、原代软骨细胞和滑膜细胞的
mRNA
，发现了数种变化明显的基因，其中包 括
基质金属弹性蛋白酶基因，为治疗类风湿关节炎提供了新的药物靶标。
Kapp
【< br>6
】
等利用该技术分析了霍奇金病细胞系中
950
个基因的表达情况， 并与
EB
病毒永
生化的
B
淋巴细胞系
LCL-GK
的基因表达谱相比较，发现白细胞介素
-13
及其信
号转导通路可能成为治疗
HD
新的药物靶标。

Yamamoto
【
7
】
等通过基因表达系列性分析技术分析
Hela
细胞中基因的表达模
式，发现了许多高 表达的基因，同时也发现了许多新的肿瘤特异性基因，这为
肿瘤的治疗提供了新的靶标。
Ryo
【
8
】
等利用该技术研究
HIV-1
病毒感染人
T
细胞
株
MOLT-4
后基因表达模式变化，发现了
53
个发 生显著表达变化的基因，这为
艾滋病的研究提供了重要的线索。

Fisher< br>【
9
】
等将
mRNA
差异显示技术用于乳腺癌细胞与正常乳腺 上皮细胞的对比
研究中，发现周期蛋白
D2
在癌细胞中表达下降，并且进一步实验，结 果暗示了
周期蛋白
D2
基因可能是
5-
氮杂胞苷治疗乳腺癌的一个靶 基因。
Violette
【
10
】
等
用该技术比较药物敏感 的结肠癌细胞系
HT-29
与其耐药的
3
个子细胞系的基因

表达，发现
RegIV
基因在耐药的肿瘤细胞系中高度表达，而在敏感细胞系中表
达 水平很低，深入研究
Reg
Ⅳ基因的功能有可能发现新的治疗结肠癌的方法。

Uekawa
【
11
】
等通过抑制性消减杂交技术研究与老鼠胚 胎成纤维细胞衰老相关的
基因，检测到
TARSH
基因在正常肺中高表达，而在一些肺 癌细胞系中表达显著
下降。
由此推测
TARSH
基因可能能够抑制肿瘤发生。
刘海燕
【
12
】
等人通过
SSH
技
术发现 了许多与肿瘤血管生成相关的基因，深入研究这些基因有可能为抗血管
形成治疗肿瘤提供了有价值的靶标 。


三、
通过定量分析和比较研究在正常和疾病状态下蛋白质表达谱的改< br>变发现靶标


与基因的表达类似，同一细胞在不同的生理和病理环境中，其 蛋白质表达谱
也会发生改变。因此，通过对比研究正常细胞和疾病细胞的蛋白质表达谱的变
化， 来寻找与疾病相关的蛋白质，这些相关蛋白经研究筛选后可能成为治疗某
种疾病的新靶点。常用的技术包 括蛋白质芯片技术、二维凝胶电泳技术、同位
素亲和标签技术、双向荧光差异凝胶电泳技术以及它们和质 谱鉴定的有机结合。


利用蛋白芯片技术，
Senior
【13
】
等检测了来自于健康人和前列腺癌患者的血清
样品，在短短的三天内发现了
6
种潜在的治疗前列腺癌的药物靶标。
Freedland
【
14< br>】
等发现中性肽链内切酶表达量的缺失或减少在前列腺癌的早期阶段时常发
生，暗示了< br>CD10
可以作为前列腺癌早期治疗的新靶标。

Schumacher< br>【
15
】
等应用同位素亲和标签技术研究
HSP90
抑制剂< br>GA
处理
ALK-(+)ALCL
细胞系后蛋白质表达谱变化，共识别了
176
个不同表达的蛋白质，
在
GA
处理的细胞中
49
个 蛋白质表达上调
1.5
倍，
70
个蛋白质表达下调
1.5
倍
或更多。


马学玲
【
16
】
等应用双 向荧光差异凝胶电泳技术比较大鼠大脑中动脉闭塞
(MCAO)6 h
病灶侧大脑皮层和正常大 鼠相应部位蛋白质变化，发现
a-
微管蛋白
表达量在脑缺血组较正常组明显减少，因此 推测缺少微管蛋白将导致脑的结构
和功能改变，提示
a-
微管蛋白有可能成为治疗缺血 性脑血管病的新靶点。


四、以蛋白质相互作用为基础发现药物靶标