定量構(gòu)效關(guān)系研究的關(guān)鍵技術(shù)之分子結(jié)構(gòu)參數(shù)化

在藥物化學(xué)研究中,計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)和構(gòu)效關(guān)系研究都是比較重要的內(nèi)容唤衫∑旁化合物的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì),對(duì)于定量構(gòu)效關(guān)系研究來說战授,如何產(chǎn)生出表征分子結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)參數(shù)是其研究成敗的關(guān)鍵所在页藻。結(jié)構(gòu)參數(shù)即表達(dá)分子結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)描述桨嫁,從分子結(jié)構(gòu)出發(fā),用定量結(jié)構(gòu)性質(zhì)相關(guān)模型來估計(jì)并預(yù)測(cè)藥物活性以及生物毒性份帐,對(duì)于現(xiàn)代藥物研究具有重要的意義璃吧。

定量結(jié)構(gòu)與活性相關(guān)(QSAR)研究即如何從物質(zhì)的化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)來定量預(yù)測(cè)其化學(xué)特性,是為了適應(yīng)合理設(shè)計(jì)生物活性分子的需要而發(fā)展起來的废境,該研究對(duì)于設(shè)計(jì)和篩選生物活性顯著的藥物畜挨,和闡明藥物的作用機(jī)理等都具有重要的指導(dǎo)作用。在藥物研究中噩凹,定量構(gòu)效關(guān)系研究是藥物化學(xué)的一個(gè)重要課題巴元。

線性自由能關(guān)系(LFER)的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系表達(dá)式的提出標(biāo)志定量構(gòu)效關(guān)系時(shí)代的開始。在當(dāng)時(shí)僅有諸如取代基的電子效應(yīng)驮宴、疏水性效應(yīng)以及立體參數(shù)等少數(shù)化學(xué)參數(shù)可以量化逮刨。根據(jù)網(wǎng)上資料描述,目前化學(xué)家們尋找的表征分子結(jié)構(gòu)信息的參數(shù)主要有以下4種堵泽。一種是以分子式為基礎(chǔ)修己,根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù),如電子效應(yīng)迎罗、立體效應(yīng)和疏水效應(yīng)等物理有機(jī)化學(xué)參數(shù)睬愤;隨著理論化學(xué)和計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展,出現(xiàn)了一種從分子結(jié)構(gòu)出發(fā)通過精確計(jì)算得出的參數(shù)纹安,如拓?fù)鋮?shù)尤辱、光譜參數(shù)、分子靜電勢(shì)參數(shù)厢岂、量子化學(xué)參數(shù)等光督;第三種是相互作用參數(shù)以及一些特殊的描述參數(shù)如Free-Wilson潛元參數(shù),以及三維分子結(jié)構(gòu)參數(shù)咪笑;第四種是從分子的二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演繹出來的各種拓?fù)鋮?shù)如分子連接性指數(shù)等可帽。

目前定量構(gòu)效關(guān)系研究已經(jīng)成為了研究物質(zhì)分子的理化性質(zhì)與生物活性關(guān)系的一個(gè)強(qiáng)有力的工具娄涩,其在預(yù)測(cè)化合物的生物活性窗怒、結(jié)構(gòu)與選擇性作用、藥物動(dòng)力學(xué)蓄拣、幫助了解藥物的作用機(jī)制及推測(cè)受體圖象等方面取得一些成果扬虚。美迪西擁有豐富藥物化學(xué)經(jīng)驗(yàn),高效率地推動(dòng)客戶的藥物研發(fā)項(xiàng)目球恤,促使新藥流程更早地進(jìn)入候選物的確定和新藥臨床研究辜昵,有效地幫助客戶控制新藥開發(fā)成本。

構(gòu)效關(guān)系研究是藥物化學(xué)研究的重要內(nèi)容咽斧,利用分子結(jié)構(gòu)參數(shù)建立的數(shù)學(xué)模型可以為新藥篩選提供了重要的資料堪置。如有研究者建立血腦屏障通透性的定量預(yù)測(cè)模型,并確定藥物通過血腦屏障的主要影響因素[1]躬存。研究者選擇190個(gè)化合物作為數(shù)據(jù)集,采用主成分分析和多元線性回歸分析相結(jié)合的方法,使用10個(gè)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)舀锨,該研究者建立的模型表現(xiàn)出了一定的可靠性和預(yù)測(cè)性岭洲,同時(shí)確定了對(duì)血腦屏障通透性影響較大的分子參數(shù),這些參數(shù)及所建模型有助于指導(dǎo)進(jìn)一步的新藥篩選和開發(fā)。

如在用理論參數(shù)預(yù)測(cè)藥物的經(jīng)皮滲透性的研究中坎匿,有研究者用半經(jīng)驗(yàn)分子軌道AM1法計(jì)算得到藥物分子的結(jié)構(gòu)參數(shù)盾剩,用逐步多元回歸分析法或BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法建立藥物的經(jīng)皮滲透性與這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性[2]。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)22個(gè)模型藥物離體透過人皮膚的滲透參數(shù)(kp)和17個(gè)模型楷物在一定時(shí)間內(nèi)在體透過人皮膚的透過比(R替蔬,透過量/未透過量)的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值均相符告私。因此利用理論參數(shù)較地預(yù)測(cè)藥物的經(jīng)皮滲透性。

通過分子結(jié)構(gòu)參數(shù)化表征承桥,化合物的分子結(jié)構(gòu)可以用適當(dāng)?shù)拿枋鲎颖硎咀に冢谒幬锇l(fā)現(xiàn)領(lǐng)域深入理解分子結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系,有助于克服盲目摸索所造成的浪費(fèi)凶异,從而以最少的成本來獲得高性能的化學(xué)實(shí)體來研制新藥格嗅。

[1]基于分子參數(shù)的血腦屏障通透性預(yù)測(cè)模型[J].

[2]用理論參數(shù)預(yù)測(cè)藥物的經(jīng)皮滲透性[J].

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