模拟体内微环境筛选与肿瘤细胞作用的中药活性成分

利用三维(3D)细胞反应器模拟体内微环境,建立了一种与肿瘤细胞作用的活性分子的筛选和分析方法.利用药物与三维细胞反应器中活肿瘤细胞和固化肿瘤细胞分别作用后的HPLC生物指纹谱峰面积之间有无显著性差异,建立了与细胞结合的活性成分的筛选识别模型.已知抗肿瘤药物紫杉醇和白藜声醇的谱峰均具有显著性差异,而非抗肿瘤药物酮洛芬和青霉素G的谱峰均没有显著性差异,证明利用该模型筛选识别与细胞结合的活性成分是可行的.此外,应用该模型从中草药桃儿七提取物中筛选出了7种可作用于Lovo细胞的活性成分.此研究提供了一种模拟体内微环境下与肿瘤细胞作用的活性成分的筛选和分析方法,在药物发现环节,特别是中草药活性成分研究中具有潜在的应用价值.     

多样性导向的“类天然产物”化合物库合成

天然产物是药物发现中先导化合物的重要来源.高通量筛选技术的发展和近年来化学生物学研究的深入,对拓展天然产物与活性相关的＂化学空间＂提出了新要求.用多样性导向合成方法建立骨架多样、构造复杂、立体化学多样性的＂类天然产物＂化合物库进行生物学相关研究,并以此为基础发现药物先导化合物正在成为一种趋势.在此过程中,发展具有立体选择性和区域选择性,能够广泛应用于多种底物的有机化学反应起着关键作用.     

分子阵列研究

小分子化合物可以调节生物学过程,是研究活性生物大分子特别是蛋白质以及药物的重要工具,而高通量筛选是发现活性分子的重要方法.分子阵列是近年来新出现的一种高通量筛选技术,上面含有成千上万种组合合成的化合物以及天然产物,可以用于发现新的先导化合物,以及筛选已有的先导化合物.现在分子阵列已经成功应用于蛋白分析和先导化合物的发现等许多领域.本文综述了近年来分子阵列的构建过程、原位合成和非原位合成等各种固定化策略以及荧光免疫检测、表面等离子体共振成像技术等检测手段,并介绍了化学分子印刷阵列方法,最后总结了分子阵列的应用,并对分子阵列在我国中药发展等方面将起到的潜在作用作了展望.     

化学信息学的涵义及教育

化学信息学是近年来发展起来的新学科 ,它的产生与发展是基于化学信息量指数般增长 ,特别是组合化学及高通量筛选的迅速发展。组合化学方法能像搭积木块一样快速合成及制备大量的化合物。一个组合化学库包括数百个至数十万个化合物 ,为药物开发提供丰富的化合物源。高通量筛选能达到 1× 1 0 4～ 1× 1 0 5 个化合物 /天。组合化学及高通量筛选为药物研制提供新的技术支柱 ,同时也为化学信息学的产生与发展提供良好的机遇。　　人类基因组计划为药物开发与疾病的治疗提供众多的新靶标。据 1 996年统计用于药物研制的靶标有 483个分子靶 (其…     

分子阵列研究进展

小分子化合物可以调节生物学过程,是研究活性生物大分子（特别是蛋白质）以及药物的重要工具,而高通量筛选是发现活性分子的重要方法。分子阵列是近年来新出现的一种高通量筛选技术,上面含有成千上万种组合合成的化合物以及天然产物,可以用于发现新的先导化合物,以及筛选已有的先导化合物。现在分子阵列已经成功应用于蛋白分析、先导化合物的发现等许多领域。本文综述了近年来分子阵列的构建过程,原位合成、非原位合成等各种固定化策略以及荧光免疫检测,表面等离子体共振成像技术等检测手段,并介绍了化学分子印刷阵列方法,最后总结了分子阵列的应用,并对分子阵列在我国中药发展等有方面将起到的潜在作用作了展望。     

微流控技术筛选酶抑制剂的研究进展

随着近年新合成或提取的化合物大量涌现,药物筛选朝着快速、高效、高通量方向发展。微流控分析技术具有的分析微型化、高通量化、可集成化和良好的生物相容性等特点,为药物的筛选提供了新的方法和技术平台。本文简要介绍了酶抑制剂筛选,重点评述基于微流控技术筛选酶抑制剂的研究进展。     

基于微流控技术的细胞水平高通量药物筛选系统的研究进展

药物筛选是新药研发的关键步骤,创新药物的发现需要采用适当的药物作用靶点对大量化合物样品进行筛选。高通量筛选系统能够实现数千个反应同时测试和分析,大大提高了药物筛选的实验规模和效率。其中基于细胞水平的高通量药物筛选系统因为更加接近人体生理条件,成为主要的筛选模式。而目前发展成熟的高通量细胞筛选系统主要基于多孔板,存在细胞培养条件单一、耗时费力、试剂消耗量大等问题,且较难实现复杂的组合药物筛选。微流控技术作为一种在微米尺度通道中操纵和控制微流体的技术,具有微量、高效、高通量和自动化的优点,能较好地克服多孔板筛选系统的不足,为构建细胞高通量药物筛选系统提供了一种高效、可靠的技术手段。微流控系统在细胞培养材料、芯片结构设计和流体控制方面均可灵活变化,能更好地实现对细胞生长微环境的调控和模拟。文章综述了基于微流控技术的细胞水平高通量药物筛选系统的研究进展,按照不同的微流体操控模式,对基于灌注流、液滴和微阵列的3种类型的微流控细胞筛选系统进行了分类介绍,并分别总结了它们的优缺点,最后展望了微流控细胞水平高通量药物筛选系统的发展前景,提出了该领域目前存在的问题以及解决问题的方向。     

组合化学在开发纳米材料以及纳米生物医学研究中的应用进展

组合化学是一种将计算机辅助设计、有机化学合成以及高通量筛选一体化的技术. 它以高效、微量、高度自动化的特点而受到世人瞩目, 对药物研发中加速寻找先导化合物起到了极大的推进作用. 近年来随着纳米技术的迅速发展, 组合化学策略和高通量技术也在此领域中得到应用. 为在今后的研究中能够更好地将组合化学技术应用于纳米材料和纳米技术研究领域, 本文综述了组合化学在开发新型纳米材料以及通过对纳米材料进行表面化学修饰来提高其在生物医学领域的应用研究进展, 并对目前应用于纳米技术研究的高通量筛选技术, 如磁共振成像、自动化基因芯片系统和荧光激活细胞分类术以及对纳米组合化学目前遇到的一些挑战进行了简单概括, 并对其未来的发展趋势提出了展望.     

血脑屏障药物筛选模型的建立及丹参活性成分筛选分析

ECV304细胞在C6细胞的诱导下生长,通过细胞培养时间优化、渗透系数测定和细胞形态学观察等,建立ECV304/C6共培养血脑屏障(BBB)药物筛选模型.将该模型应用于从丹参提取液中筛选可能作用于中枢神经系统(CNS)的活性成分,结合液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)分析,发现丹参提取液中至少有16种成分能够穿越BBB模型,其中4种成分被确认为隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参素和原儿茶酸.通过定量构效关系(QASR)分析,进一步从理论上证明所确认的4种化合物均符合CNS靶向药物的特征.研究结果表明,ECV304/C6共培养BBB模型能够在模拟生理状态下从中药复杂体系中筛选分离跨越BBB的活性成分组,可用于CNS药物开发的早期快速筛选,服务于中药现代化研究.     

质谱在高通量快速检测技术中的应用研究进展

质谱是现代分析测试技术中同时具备了灵敏度高、特异性好、分析速度快等特性的普适性方法,现已被广泛应用于食品检验、环境监测、药物筛选、临床医学等众多领域的高通量快速检测技术中。该文针对近年来低分辨质谱、高分辨质谱以及原位电离质谱技术在高通量快速检测,特别是小分子化合物的高通量快速检测中的应用研究进展进行了综述,并对质谱技术用于高通量快速检测的发展趋势及应用前景进行了展望,以期为相关领域的科技人员提供理论支持和技术参考。     

Chip-based high-throughput screening of herbal medicines

At present, high-throughput screening (HTS) programs in drug discovery rely mainly on compound libraries from combinational chemistry. Similarly, natural flora has been used as a prominent origin for new and potent herbal drugs. Herbal medicines have been used worldwide for thousands of years to cure many diseases. As such, herbal secondary metabolites show a remarkable structural diversity that supplements chemically synthesized compound analogs in drug discovery screening. Unfortunately, there is often a considerable deterioration in the quality of herbal drugs in such screening programs as there are time-consuming manual processes involved in the isolation of active ingredients from the highly complex mixtures of herbal plant products. The quality and quantity of herbal samples are critical for the success of HTS programs. In the recent past, there have been substantial improvements in HTS due to the miniaturization and integration of microchip (e.g., Herbochip(?), DNA chip, protein chip, cell chip, etc.)-based technologies so as to design herbal drugs that compete with synthetic drug analogs. Here we will review various technologies used for HTS of herbal medicines. Finally, we will summarize our efforts to develop a novel chip-based HTS assay to explore the antioxidant and radioprotective properties of herbal plants.     

High-throughput screening for bioactive components from traditional Chinese medicine

Throughout the centuries, traditional Chinese medicine has been a rich resource in the development of new drugs. Modern drug discovery, which relies increasingly on automated high throughput screening and quick hit-to-lead development, however, is confronted with the challenges of the chemical complexity associated with natural products. New technologies for biological screening as well as library building are in great demand in order to meet the requirements. Here we review the developments in these techniques under the perspective of their applicability in natural product drug discovery. Methods in library building, component characterizing, biological evaluation, and other screening methods including NMR and X-ray diffraction are discussed.     

Rationalization of a traditional liver medicine using systems biology approach and its evaluation in preclinical trial

‘Bottom-up’, i.e., molecule to medicine strategy for the discovery of new drugs takes enormous time and cost. In most of the cases, inherent toxicity and undesired side effects of the developed drug hinder its way beyond the early stages of development. In this regard, the systems pharmacology can play an excellent role by reducing the cost and time of drug development through rationalization and/or repurposing of traditional drugs with known side effects. In the present study, our aim was to develop an integrated systems biology method for the prediction of active ingredients of a traditional medicine and their potential targets inside the body. Further, we evaluated the predictive capacity of the developed method in a preclinical animal model.Here, we have prepared a formulation (SKP17LIV01) from an extract of eight medicinal plants traditionally used as liver medicine and identified the constituents using UHPLC-MS technique. Using systems biology approach, we have rationalized the components of the formulation for potential use in the treatment of heavy metal-induced hepatotoxicity. The active ingredients and potential therapeutic targets were also predicted. A detailed biochemical, histopathological and molecular study on the mice model of lead toxicity confirms the efficacy of the formulation as per prediction by the systems pharmacology approach. The study may open a new frontier for re-discovery of drugs that are already used in traditional medicine.     

超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱法快速筛查和确证渔药中86种非法添加化学品

建立了超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱法快速筛查与确证渔药中86种非法添加禁限用药物的方法。渔药以80%(v/v)乙腈水溶液进行提取,通过稀释降低基质效应,采用ACQUITY PREMIER HSS T3色谱柱进行分离,以甲醇和0.1%甲酸水溶液作为流动相进行梯度洗脱,采用电喷雾双喷离子源(Dual AJS ESI)正离子模式分析检测。建立了86种药物的一级精确质量数据库和二级碎片质谱库。在全扫描采集模式下,以化合物的色谱保留时间、精确质量数、同位素分布和同位素丰度比定性;在Target MS/MS采集模式下,通过二级碎片离子的匹配进一步确证化合物,以准分子离子峰的峰面积定量,实现渔药样品中多目标药物的快速定性定量分析。86种药物在各自的线性范围内均呈现良好的线性关系,相关系数均大于0.99,中草药制剂和抗生素粉剂的定量限(LOQ)范围分别为1~15 mg/kg和5~75 mg/kg,添加回收率范围为76.8%~112.1%,相对标准偏差(RSD, n=3)小于11.7%。该方法快速、简便、准确、灵敏,适用于不同种类渔药中禁限用非法添加药物的高通量筛查。将该方法应用于浙江省渔用投入品质量安全监督抽检项目中,共筛查60个样品,其中8种中草药制剂筛查出说明书中未明确标明的药物成分,1种抗生素粉剂未检出有效成分。该研究为渔药的质量安全监控提供了有效的技术手段。     

局部直线筛选法的建立及其改进研究

目前针对中药掺杂样品的检测手段有很多种,光谱法由于其快速、简便、高通量、经济等多个指标上的优势,发展成为现场快速筛选方法的可能性较大.本课题组近期的研究成果—局部直线筛选法(LSLS),仅利用待测中药与化学药物的各一张红外光谱,通过提取差谱计算过程中的特征吸收峰信息的变化规律,进行掺杂物的判定.其后的M-LSLS方法在此基础上,做了插值、二阶导数等预处理的改进.最近的W-LSLS法结合前两种方法的优点,引入峰强-峰形加权、峰位校正等手段,实现了较好的判别,灵敏度、专属性和准确性均有明显提高.本类方法适用于大量中药样品是否掺杂化学药物的初筛,可为基层药检提供一种新的支撑技术.     

高效液相色谱-质谱联用技术的应用进展

高效液相色谱-质谱联用技术具有高分离能力、高灵敏度、应用范围广和极强的专属性等特点。对高效液相色谱-质谱联用技术在药物分析、食品分析和环境分析等领域的应用,特别是在中草药成分分析、中药指纹图谱研究、药物代谢研究、体内药代动力学研究、西药及中成药成分分析、药物筛选研究等方面的应用进行了综述。     

Gold nanoparticles bridging infra-red spectroscopy and laser desorption/ionization mass spectrometry for direct analysis of over-the-counter drug and botanical medicines

With a coating of gold nanoparticles (AuNPs), over-the-counter (OTC) drugs and Chinese herbal medicine granules in KBr pellets could be analyzed by Fourier Transform Infra-red (FT-IR) spectroscopy and Surface-assisted Laser Desorption/Ionization mass spectrometry (SALDI-MS). FT-IR spectroscopy allows fast detection of major active ingredient (e.g., acetaminophen) in OTC drugs in KBr pellets. Upon coating a thin layer of AuNPs on the KBr pellet, minor active ingredients (e.g., noscapine and loratadine) in OTC drugs, which were not revealed by FT-IR, could be detected unambiguously using AuNPs-assisted LDI-MS. Moreover, phytochemical markers of Coptidis Rhizoma (i.e. berberine, palmatine and coptisine) could be quantified in the concentrated Chinese medicine (CCM) granules by the SALDI-MS using standard addition method. The quantitative results matched with those determined by high-performance liquid chromatography with ultraviolet detection. Being strongly absorbing in UV yet transparent to IR, AuNPs successfully bridged FT-IR and SALDI-MS for direct analysis of active ingredients in the same solid sample. FT-IR allowed the fast analysis of major active ingredient in drugs, while SALDI-MS allowed the detection of minor active ingredient in the presence of excipient, and also quantitation of phytochemicals in herbal granules.     

Quick identification of apoptosis inducer from Isodon eriocalyx by a drug discovery platform composed of analytical high-speed counter-current chromatography and the fluorescence-based caspase-3 biosensor detection

Analytical high-speed counter-current chromatography (HSCCC), a unique liquid-to-liquid separation technology, has an inherent capability to provide perfect fractionation for tracking active ingredients of medicinal herbs, in a quick, efficient, and high-recovery manner. A high throughput screening (HTS) method which utilizes a novel biosensor that selectively detects apoptosis based on the fluorescence resonance energy transfer (FRET) technique, was newly established and proved to be very sensitive in detecting apoptosis induced by various known anticancer drugs. The first combination of both advanced techniques formed an efficient platform for drug discovery and succeeded in quickly identifying the most potent apoptotic constituent of a Chinese herb namely Isodon eriocalyx. The system of n-hexane/ethyl acetate/methanol/water was used as the separation solvent. The solvent ratio was first set at 3:5:3:5 to check the water-soluble part of the crude extract, and then 1:1:1:1 was used to isolate the target compounds. The active fraction was tracked and purified continuously using HSCCC which was guided by the apoptosis detection at gradually decreased drug concentrations. As a result, the most potent apoptosis inducer in this herb was discovered by analytical HSCCC equipped with a 16 ml mini-coil column, using less than 50 ml diphase solvent, from about 50 mg active fraction. It was identified as eriocalyxin B, a well-known antitumor natural product, by NMR analysis of the HSCCC purified fraction.     

药物筛选新技术及其应用进展

药物筛选是应用适当的筛选方法和筛选技术从海量化合物中筛选出具有药理活性的化合物的方法,是提高研发效率、缩短周期、减少成本、降低风险、使新药研发能够持续进行的关键。药物筛选新技术的开发已成为医药科学研究的重要内容。该文就近年来发展的药物筛选新技术及其应用进行了简要综述。     

中药活性成分研究是中药现代化的重要组成部分

中药现代化是一个逐步发展、不断完善和充实的长期的系统工程。中医药在我国民族生存和繁衍的几千年历程中起着至关重要的作用,具有自己的特色和优势,是中华民族的宝贵财富,既要继承,又要创新和发展。中药现代化可以有多种模式,只要有利于人民健康,有利于传承和发展中医药,不管采取何种模式均应得到鼓励和欢迎。中药的活性成分研究是中药现代化的重要组成部分：一方面,一些活性成分能直接或作为先导化合物间接发展成药物;另一方面,活性成分又为中药复方现代化提供物质基础。这体现在活性成分既在现代化中药的制造和生产中起到标准化作用,同时活性成分也是中药复方专利最重要的核心组成部分。