分子对接技术在药物设计学教学中的应用

药物设计学是一门涉及新药研究开发程序、方法手段和要求的新兴学科,涵盖多门学科知识,在新药研发类综合型人才培养的知识体系中具有重要地位。本文采用模拟实操教学法,以人参皂苷抗阿尔茨海默病为例,将计算机辅助药物设计中的分子对接技术应用于实战演练,以提升理论教学的效果,加深学生对课堂理论知识的理解,提升学生的创新思维能力和实践运用能力。

计算机辅助药物设计的研究进展

近年来,随着生物信息学和计算机技术的飞速发展,计算机辅助药物设计(CADD)取得了巨大的进展。CADD是通过计算配体与受体的相互作用进行合理药物设计,包括基于结构的药物设计(SBDD)、基于片段的药物设计(FBDD)和基于配体的药物设计(LBDD)。本文对SBDD、FBDD和LBDD的研究进展进行综述。

我国me-too药物成功案例在药物设计学课程教学中的应用

高等医药教育担负着加快知识创新和医药人才培养的重大历史使命,随着我国药学相关学科的发展和药物研究开发战略由仿制向创新转轨,药物设计学已成为药学相关专业必修课之一。笔者尝试将我国重磅me-too药物作为案例运用到药物设计学课程的教学中,提高学生学习的积极性、主动性和创造性,开发学生的创造能力以及解决实际问题的能力。

药物设计课程内容的探讨

药物化学的目标是创制新药,国外每年有几十种新药投放市场,耗资巨大。我国过去一直以仿制为主,虽然近年来寻找新药的研究已开展,但能达到卫生部颁布的新药审批标准的药品迄今为数很少,而能打入国际市场的则更少,说明与先进国家的差距很大。在知识产权和“复关”的形势下,如何提高药物设计的命中率,降低研究开发费用,创制自己的新药已迫在眉睫。

计算机辅助药物设计研究

计算机辅助药物设计是一门新兴的边缘学科,它以计算机为工具,充分利用有关药物及其生物大分子靶标的知识,通过理论模拟、计算和预测,来指导和辅助新型药物分子的设计和发现,以缩短药物的开发周期。本文就计算机辅助药物设计技术的产生、所用的方法分类、基本流程及其计算方法和程序作综述。

创新型药学人才培养模式下药物设计课程改革探索

药物设计课程在药学教育中占据着举足轻重的地位,它汇集了药学领域的多学科知识,目标是培育学生设计创新药物分子的技能。文章从药物设计课程的教学现状、存在问题、教学目标、教学改革、科研促教五个方面进行探讨,以期推动药物设计课程建设的改革创新。

人工智能与分子模拟在药物设计中的研究进展

随着现代药物研究的不断深入,传统计算机模拟已经不能满足未来药物设计实验的需求。分子模拟作为传统计算机模拟的经典技术之一,可以构造分析复杂的分子模型,研究分子运动的动态过程,但模拟结果受人为因素影响大,准确度较低。近年来,人工智能与分子模拟技术的融合成为药物设计研究的新方法。人工智能技术利用大数据筛选出对应的化合物进行分子模拟,并将模拟结果反馈给人工智能系统进行学习,不断优化人工神经网络。联用人工智能与分子模拟技术,提高了药物设计研究的效率,降低了人为因素对模拟结果的影响,增加了模拟结果的可信度。该文总结了当前国内外应用人工智能和分子模拟技术进行药物设计的研究成果,以期为未来药物研发从计算机辅助药物设计(CADD)向人工智能辅助药物研发(AIDD)的转变提供参考。

基于网络药理学及计算机辅助药物设计方法分析雷诺嗪治疗心肌缺血再灌注损伤致心律失常的潜在靶点及机制

目的利用网络药理学方法和计算机辅助药物设计策略,分析雷诺嗪对心肌缺血再灌注损伤(MIRI)致心律失常的潜在治疗靶点及机制。方法采用Swiss Target Prediction数据库和DrugBank数据库预测雷诺嗪潜在的作用靶点。采用GeneCards数据库搜集MIRI和心律失常疾病的靶点,检索时间为建库至2023年1月26日,将雷诺嗪、MIRI和心律失常相关靶点进行交集比对以获取雷诺嗪治疗MIRI致心律失常的关键靶点。利用STRING数据库和Cytoscape软件绘制靶点蛋白互相作用网络。利用DAVID数据库对靶点进行信号通路富集分析。利用Cy-toscape软件构建药物-靶点-信号通路网络。利用分子对接软件验证雷诺嗪与交集靶点结合能力。最后通过分子相似性分析及分子动力学模拟研究,验证预测靶点的准确性。结果筛选获得雷诺嗪治疗MIRI致心律失常的潜在作用靶点30个。通过蛋白互相作用分析共获得8个核心靶点,包括SRC、PIK3CA、MAPK8、MAPK14、JAK1、MAP2K1、JAK2和PIK3CG。GO生物分析共筛选出177个生物学过程,其中包括123个细胞生物过程,23个细胞组成和31个分子功能。KEGG分析发现119条相关信号通路。分子对接分析结果显示,雷诺嗪与8个核心靶蛋白均具有较好的亲和力。分子相似性分析结果显示,雷诺嗪与8个核心靶蛋白原配体都存在一定相似性。分子动力学模拟了相关性最高的3个靶点(SCR、PIK3CA和MAPK8),结果显示雷诺嗪表现出MAPK8和SCR抑制剂潜力,而对PIK3CA的抑制剂位点结合潜力相对较差,结合文献复习,推测出雷诺嗪对MIRI致心律失常治疗作用的最相关分子机制。结论雷诺嗪可通过多靶点、多途径治疗MIRI致心律失常,这对促进治疗MIRI致心律失常靶向药物的研发及临床应用具有重要意义。

计算机辅助药物设计技术在药物化学教学中的应用与探索

以天津中医药大学为例开展可视化教学,借助新兴的计算机辅助药物设计(CADD)软件Discovery Studio,将其部分功能运用到药物化学课程教学中,使原本抽象、晦涩难懂的内容变成立体的、生动形象的图像,极大地改善了教学效果,为药物化学教学研究提供了有益借鉴。

“药物设计实验”课程的建设

计算机辅助药物设计是现代药物研究的前沿领域和发展方向,它不仅是一门理论学科,而且具有很强的实践性,因此在药学本科专业开设"药物设计实验"课程是专业发展的必然。从实验平台建设、教学内容与方法、学生成绩考核等方面,对"药物设计实验"的课程建设进行了探索与实践。

免费软件在药物设计实验中的应用

计算机辅助药物设计是一门新兴的交叉学科,不仅理论性强,而且注重实践动手能力。为巩固理论课的教学成果,增强学生的实践操作能力和学习兴趣,我们为药学专业本科生开设了"药物设计实验"课程。制药企业和学术界的药物设计平台通常采用商业软件包。虽然商业软件功能丰富,但也存在费用昂贵、对硬件要求高等问题,不适用于大规模的实验教学。过去几年我们尝试将一些能免费获取的软件应用于"药物设计实验"课程的教学,取得了较好的效果。论文根据该课程实验的设置内容,介绍了这些免费软件在药物设计实验中的应用,具有较好的推广价值。

疫情防控常态化背景下计算机模拟实验辅助药物设计学理论教学的探索

近年来,计算机模拟技术发展迅猛,被广泛应用诸多高校的专业课教学中。药物设计学作为一门专业性和实践性强的课程,应用计算机模拟实验会为学生提供一个检验学习效果、培养综合能力的平台,可引导学生进行自主性、探索性学习。教师也可通过分析模拟实验的效果,及时改进教学方法和手段,以促进课程教学质量的不断提高。

中医药院校计算机辅助药物设计课程改革与实践

计算机辅助药物设计(CADD)主要是以数学、药物化学、生物化学、分子生物学、结构化学等学科为基础,以量子化学、分子力学等为理论依据,借助计算机进行合理的药物设计。它不仅仅是交叉理论学科,更具有很强的实践性。计算机辅助药物设计技术在中药活性成分筛选、靶标发现、毒性预测、处方作用机制研究等方面已表现出独特优势。学科交叉是科技与医学高速发展的大势所趋,在传统中医药理论指导下,借助计算机辅助药物设计结合现代生物学进行中医药理、法、方、药的研究,可以促进中医药研究的广度与深度。让中医药院校学生学习计算机辅助药物设计的理论及实践知识,可为日后跨学科助力药物研发做好准备。因此,在中医药院校开展计算机辅助药物设计等交叉性强的课程有助于中医药多学科交叉复合型人才的培养,建立适合中医药院校学生的计算机辅助药物设计授课模式对深入发掘中医药宝库中的精华,加快推进中医药现代化具有极大作用。基于此,本文结合自身教学经验及时代发展特点,在计算机辅助药物设计课程的授课过程中引入注重基础、衷中参西、重视实践等教学理念,在培养中医药多学科交叉复合型人才过程中取得较为明显的效果。通过对中医药专业计算机辅助药物设计的教改和实践进行深层次、全方位探讨和总结,可提升本课程的教学效果,为培养复合型中医药人才、拓宽中医药院校大学生的就业渠道奠定基础。

药物设计学教学探讨

药物设计学课程是药学领域近年发展起来的新兴学科,是药学专业的必修课程。药学专业开设以计算机辅助药物设计为主要内容的药物设计学课程,有助于提高学生的新药研发能力。教学过程中从优化教学内容、改进教学方法等方面进行了探讨与实践,使教学效果得到提升。

基于结构的计算机辅助药物设计方法学与应用研究

基于受体结构的计算机辅助药物设计方法始见于 2 0世纪 80年代早期 ,是多学科交叉、综合的新兴产物 ,虽还不很成熟 ,但发展迅速。本文结合近年来若干成功应用实例 ,综述活性位点分析、数据库搜寻、全新药物设计。

计算机辅助药物设计在分子对接中的应用

计算机辅助药物设计的基本出发点是针对药物作用靶点和药物分子的结构、功能及与药物作用方式,来设计作用专一、活性强、不良反应少的新药。药物分子必须分布到受体生物大分子部位并与受体结合,才有可能发挥药理作用。准确预测药物分子与受体生物大分子结合的复合物的结构和结合位点,是药物设计中最重要的环节,发现全新结构的先导化合物是药物发现的目标。作为药物设计的核心技术,"分子对接"是基于受体分子结构虚拟筛选的核心,是一种模拟小分子与生物大分子结合三维结构及其结合强度的计算方法,通过分子对接(docking)的方法,确定小分子与受体的结合构象,并评价其与受体的结合活性。

生物信息学在药物设计中的应用

生物信息学的飞速发展为药物开发提供了新的手段,计算机辅助药物设计是多学科交叉发展的产物。结合近些年来的一些成功实例,对数据库搜寻、计算机直接生成(全新药物设计)和进一步优化等计算机辅助药物设计技术及相关重要算法软件的新进展做一综述。

分子模拟软件SYBYL在药物设计实验中的应用

药物设计学在我国的药物创新人才培养系统中有重要作用。本校的药物设计实验课主要是突出在药物研发中高频使用的几种计算模拟方法:小分子构建与能量最小化、分子参数计算、分子对接、定量构效关系研究。实验内容与学科发展前沿紧密结合,学生学完课程能够开展基础的药物设计,有利于扩展学生专业知识,培养基础稳固、实干创新的人才。

计算机辅助药物设计的原理及应用

计算机辅助药物设计(computer aided drug design CADD)是以计算机的数值计算、逻辑判断、图形处理和数据库技术与功能为载体,运用化学和生物信息学提供的信息资源,直接模建或间接虚拟靶点图像,根据分子匹配理论和计算化学方法,模拟和计算受体与配体的相互作用,并对药物研发的各个阶段进行辅助解释和预测,设计出有效的先导物,再对先导物进行优化与改造。计算机辅助药物设计既可用于先导物的衍生,也可以用于先导物的优化,是实现基于结构和基于性质的药物设计的技术手段。

生物信息学与药物设计

生物信息学是综合运用生物学、数学、物理学、信息科学以及计算机科学等学科的理论方法而形成的交叉学科,它为药物设计提供了新的方法。本文结合药物设计的现状与发展对生物信息学在药物设计中的应用进行综述。