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上?？婆d帶您走進(jìn)藥物研發(fā)新突破，為分子配對
點(diǎn)擊次數(shù)：347 發(fā)布時(shí)間：2012-6-13
據(jù)報(bào)道：千年來，人類開發(fā)新藥總是充滿著經(jīng)驗(yàn)性猜測和僥幸。但隨著*計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家已經(jīng)能夠通過模擬和建模尋找藥物靶點(diǎn)。在這一領(lǐng)域進(jìn)行了超過20年的研究。他對藥物研發(fā)過程的每一個(gè)階段進(jìn)行了系統(tǒng)化的研究，希望改善計(jì)算機(jī)藥物研發(fā)中的算法，提高藥物研發(fā)的速度和準(zhǔn)確性。研究團(tuán)隊(duì)通過單顆粒低溫電子顯微技術(shù)，重建了蛋白質(zhì)的高分辨率3D圖像，能顯示蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)（α螺旋和β折疊），在該文章中，研究人員應(yīng)用專業(yè)的生物物理學(xué)算法和Texas計(jì)算中心（TACC）的高性能平行處理超級(jí)計(jì)算機(jī)，結(jié)合了建模、模擬、分析和可視化，大大提高了重構(gòu)模型的分辨率和準(zhǔn)確性。
近來有研究顯示，隨著每億元研發(fā)經(jīng)費(fèi)被FDA批準(zhǔn)的藥物越來越少，節(jié)省研發(fā)經(jīng)費(fèi)和時(shí)間的需求在不斷增長。這就增加了開發(fā)快速低成本藥物研發(fā)方法的重要性。研發(fā)新藥一般始于對引發(fā)疾病的病毒、細(xì)菌或突變進(jìn)行詳細(xì)分析。通過X光照射樣本，電子顯微鏡能得到相關(guān)分子接近自然條件的納米級(jí)圖像。這些顯微鏡得到的圖片充滿斑點(diǎn)而且混亂，必須*過處理才能應(yīng)用于建模。結(jié)合100,000張?zhí)幚磉^的圖像，研究人員就能得到目標(biāo)分子的3D結(jié)構(gòu)模型。
在藥物研發(fā)中結(jié)構(gòu)是很重要的特征，因?yàn)樗砹讼嚓P(guān)分子的形態(tài)和形態(tài)互補(bǔ)性，決定了兩個(gè)分子相互契合的程度。分子的契合程度是一種藥物是否能結(jié)合靶點(diǎn)的主要因素，也是完成其使命的*步。正確的3D模型使研究人員能理解、識(shí)別和檢測病毒上的潛在結(jié)合位點(diǎn)。
一旦得到了目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)，就需要檢測潛在藥物化合物是否能與靶位點(diǎn)結(jié)合。Bajaj的研究對象是HIV病毒，研究人員篩選的藥物需要能結(jié)合到病毒表面特異位點(diǎn)，并且對病毒發(fā)出信號(hào)告訴它目的地已經(jīng)達(dá)到。這種藥物會(huì)誘使病毒將其內(nèi)容物釋放在細(xì)胞外基質(zhì)中，而不是將病毒遺傳物質(zhì)注入宿主細(xì)胞，這樣HIV病毒就不能對機(jī)體造成損害。
研究人員必須確信他們找到的化合物不會(huì)與其他重要生物分子結(jié)合，因?yàn)檫@樣會(huì)造成嚴(yán)重的副作用。化合物可能的結(jié)合數(shù)據(jù)相當(dāng)龐雜，但改進(jìn)了計(jì)算機(jī)軟件和算法后，這一問題就能引刃而解。為此Bajaj幾乎使用了TACC的所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。