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1、欧易生物欢迎您的到来！ 扫描二维码 关注微信公众号 会后出示给工作人员，可获得 小礼品一份 基于基因表达的药物研发策略 李纪勤李纪勤 博士博士 上海欧易生物医学科技有限公司上海欧易生物医学科技有限公司 2014年年3月月21日日 药物研发 Chemical similarity Protein structure Protein-protein interaction Signaling Genetic interaction Metabolic “the most fruitful basis for the discovery of a new drug is to start with
2、 an old drug” James W. Black Csermely P, et al. Pharmacol Ther, 2013, 138: 333-408 Network-based drug discovery 4 并非所有的化合物都能进行动物筛选 在动物个体水平上的遗传操作不能系统实现 在全基因组水平上利用动物作为筛选模型花费太高 动物模型 or 细胞模型 动物模型的缺陷：动物模型的缺陷： 所分析的细胞样品量可能很少 待分析化合物数量大 用于药物研发需要具备特点：用于药物研发需要具备特点： 1. 单次分析费用较低 2. 技术手段通量很高 3. 技术平台具备一定的综合性和系统性 目
3、前只有mRNA表达谱芯片技术能满足以上特点的需求 研究手段 DNA甲基化、mRNA表达谱水平、蛋白组水平、代谢组水平？ Lamb J, et al. Science, 2006, 313(5795):1929-35 6 6 如何确定新化合物活性？如何确定新化合物活性？ Query cmap 数据库 化合物处理细胞 差异基因 Lamb J, et al. Science, 2006, 313(5795):1929-35 7 如何快速确定疾病可能的治疗药物？如何快速确定疾病可能的治疗药物？ Query cmap 数据库 差异基因 阿兹海默病 正常组织 病变组织 DAPH DAPH 8 8 如何解决
4、治疗中的抗药性问题？如何解决治疗中的抗药性问题？ Lamb J, et al. Science, 2006, 313(5795):1929-35 Dexamethasone & rapamycin Dexamethasone Query cmap 数据库 差异基因 急性白血病 治疗敏感 治疗抗性 Dexamethasone rapamycin 9 cmap数据库 利用表达谱芯片数据找到小分子化合物、基因和疾病之间的 内在联系：Connectivity Map Lamb J, et al. Science, 2006, 313(5795):1929-35 美国麻省理工大学 Broad研究所 Gl
5、oub实验室 Lamb J, et al. Science, 2006, 313(5795):1929-35 10 4个肿瘤细胞系：MCF7、PC3、HL60、SKMEL5 用FDA批准的164种小分子化合物药物处理细胞，设置空白对照 处理和对照细胞提取RNA后，表达谱芯片检测，得到每个基因的表达比值 10 cmap数据库的构建数据库的构建 数据库网址www.broad.mit.edu/cmap 截止目前，cmap数据库中的化合物已经增加到1309个，7000多张表达谱数据，可供研究者免费去检索该数据库。 11 cmap数据库数据库 cmap数据库的应用数据库的应用 老药新用 发现先导化合物
6、药物机理研究 12 13 Qu XA & Rajpal DK. Drug Discov Today, 2012, 17(23-24): 1289-1298 应用之一：老药新用 健康成年人 Kunkel SD, et al. Cell Metab, 2011, 13(6): 627-638 禁食40h 恢复饮食 差异基因 寻找抑制肌肉萎 缩小分子 熊果酸 体内试验 体外实验 脊髓损伤患者 康复训练后 差异基因 应用之一：老药新用 14 15 Qu XA & Rajpal DK. Drug Discov Today, 2012, 17(23-24): 1289-1298 应用之二：发现先导化合物
7、mRNA表达差异 特征 CD34+ AML cell Hassane DC, et al. Blood,2008, 111: 5654-5662 应用之二：发现先导化合物 Query 调控机理 16 Qu XA & Rajpal DK. Drug Discov Today, 2012, 17(23-24): 1289-1298 17 应用之三：药物机理 雄激素+化合物 LNCaP cell line mRNA表达差异 特征 Hieronymous H, et al. Cancer Cell, 2006, 10(4): 321-330 雄激素 LNCaP cell line AR抑制剂 LNCa
8、P cell line mRNA表达差异 特征 活性类似化合物 HSP90 inhibitor 17-AAG 17-DMAG 应用之三：药物机理 18 传统中药四物汤的分子作用机理研究传统中药四物汤的分子作用机理研究 美国FDA药物毒理评价中心 香港中文大学 四川大学 中药四物汤是补血调经之主方，专门用来治疗妇科血症，被称为“妇科第一方”。 四物汤是由当归、川芎、白芍和熟地四味中药组成。 在四物汤中至少检出九种具有生物活性的植物化合物，其中Ferulic Acid和 Paconiflorin 是建议作为四物汤质量控制的化学成分指标。 关于四物汤的分子作用机理没有被系统研究过。 Wen Z, e
9、t al. PLoS One, 2011, 6(3): e18278 应用案例：应用案例： 19 20 Wen Z, et al. PLoS One, 2011, 6(3): e18278 实验设计实验设计 21 Wen Z, et al. PLoS One, 2011, 6(3): e18278 差异基因富集分析差异基因富集分析 四物汤激活四物汤激活Nrf2途径途径 22 23 正相关 负相关 雌二醇： Estradiol处理细胞得到830个差异基因 Query Query cmapcmap数据库数据库 24 四物汤: 四物汤和雌激素具有相似的分子作用机理。 Query Query cmap
10、cmap数据库数据库 中草药引起的基因表达变化具有剂量效应 中药与其主要化学成分(如: 雌二醇)作用不完全相同 全基因组表达芯片+cmap数据库，可用于阐述中药分子机制 作用机制需经过验证（in vitro, in vivo） 小结小结 25 我们用大蒜素处理Hela细胞后，用得到的差异基因去query cmap数据库 rank 化合物化合物 function 1 tanespimycin 坦螺旋霉素 HSP90 抑制剂，促进癌细胞凋亡 2 geldanamycin 格尔德霉素 HSP90 抑制剂,抗肿瘤抗病毒 3 Prestwick-675 4 metacycline 美他还素 系半合成土霉素,对G+和G-菌、立克次体、放线菌、 沙眼衣原体、原虫等有抑制作用。t1/2=14.3h.抗菌 性能较四环素强,吸收好,应用同四环素。 5 irinotecan 主要用于局部进展期或转移结肠癌患者的治疗 6 ciclopirox 环己吡酮氨 乙醇； 本品为广谱抗皮肤表浅真菌和酵母菌，用于治疗手 癣、脚癣、甲癣、体癣、股癣、花斑癣、白色念珠 菌及指甲真菌病等 自己的查询实验自己的查询实验 26 更多精彩，欢迎访问更多精彩，欢迎访问
