化學生物信息學方法在醫藥研究中的應用

韋默池 潘曉捷

【摘 要】化學生物信息學屬于綜合性較強學科，囊括信息技術、生命科學、數學算法、化學知識、生物科學等內容，通過建立模型，針對化學生物信息進行分析，挖掘相關數據潛在應用價值，分析數據資源中的隱含意義，為此化學生物信息學方法可以針對各類信息進行搜集、分析、處理、應用，為探索全新藥物療效及作用奠定基礎。本文通過分析化學生物信息學方法在醫藥研究中的應用方略，以期推動生物制藥產業穩健發展。

【關鍵詞】化學生物信息學；方法；醫藥研究；應用

在醫藥研究中對化學信息、生物信息的需求較大，一旦相關信息搜集不及時，分析不到位，整合不全面，將直接影響醫藥研究成效，加之立足大數據時代，化學生物信息是醫藥研究重要資源之一，從某方面來講掌握足夠多的化學生物信息，就能夠探尋行業發展先機，其中化學生物信息學方法就是探尋相關數據資源潛在應用價值必要手段，如何應用相關方法成為人們需要思考與解決的問題之一，基于此為有效助力醫藥行業良性發展，分析化學生物信息學方法在醫藥研究中的應用方略顯得尤為重要。

一、探尋全新藥物作用靶點

當前全新藥物研究可粗略分為兩個階段：一是早期階段，囊括靶位識別、靶位證實、先導化合物識別、先導化合物優化等；二是后期階段，囊括臨床前評價、臨床評價等，經研究合格后全新藥物隨即投入市場。化學生物信息學方法在全新藥物作用靶點上的應用，可削減全新藥物研究與推廣周期，具體可從以下幾個方面進行分析：一是靶位特征，如針對蛋白質家族進行亞分類、分類；二是靶位理解，如針對物質在細胞環境、生化環境中的行為進行解析；三是靶位發展，如針對重攝取、攝取解讀、預測、病人及基因多態性進行分類，使全新藥物作用研究更加深入全面，體現化學生物信息學方法在醫藥研究中的應用價值。

二、發現并優化先導化合物

在先導化合物內發現許多精力被預期藥物活性分析優化，可以預測化合物毒理學、動力學，同時毒理學、藥物代謝動力學還能影響大規模基因數據在DNA微點陣技術上的分析與表達，例如某類新化合物能在誘導特殊表達前提下預測毒性化合物模式，此種預測能有效提升組合化學應用效率，為提高新藥品研發成功幾率創造條件。在先導化合物發現并優化情況下，化學生物信息學方法基因數據綜合利用起到極大作用，通過間接藥物設計、直接藥物設計，助力先導化合物發現與優化，該方法的應用能為用戶提供若干生物大分子結構信息、序列，同時開發利用分子模擬數據庫，如PIR、BLOCKS、EMBL等，還可在LUDI、GCG等算法軟件加持下提高先導化合物優化質量及發現速度。

三、為藥物臨床藥學研究創造條件

化學生物信息學方法對于先導化合物的優化與發現作用較大，還能為藥物臨床藥學研究創造條件，主要源于藥物基因組學、單核苷酸多態性、藥物遺傳學屬于化學生物信息學方法之一，可以在藥物臨床藥學研究中發揮積極效用。基于藥物臨床研究耗資較大，無論研究設計方案制定的如何精細，都無能確保特定藥物與病人病情極為吻合，且無法保障研究數據整合及時有效，研究信息缺位現象較為常見，影響藥物臨床藥學研究成效，基于此需應用化學生物信息學方法，根據基因組水平針對病人群體進行劃分，削減新藥研發臨床適配時間，達到節約藥物臨床藥學研究成本的目的。酶在人體中較為常見，如唾液酶、消化酶等，負責人體內化學物質的處理，酶的活性與編碼酶基因息息相關，為此就算多個病人服用相同藥物，也會因酶基因的差異性顯現出區別，使藥物療效相去甚遠。藥物療效區別主要表現在藥物過分代謝或代謝率過低層面，通過應用化學生物信息學方法可以針對患病群體進行區分，繼而為病人選擇最佳藥物進行研究，提高藥物臨床試驗效率。

四、在中藥研究中的應用

我國中藥研究歷史雖然較為悠久，但國際醫藥主流市場上仍沒有中藥的身影，主要源于中藥理論未能被國際醫藥市場所接納，無法與現代醫學理念并軌發展，為此可以應用化學生物信息學方法，通過分離、篩選人類基因組計劃，探尋疾病產品內因及致病基因，以“中藥分子機制”為研究目標，拓寬中藥藥理研究模式，在化學生物信息學方法加持下應用蛋白質組、基因芯片等分析技術，針對中藥復方對蛋白表達譜、細胞基因表達譜影響進行分析，建立蛋白組學、基因芯片、生物信息學及相關中藥研究技術平臺，借助該平臺將中藥多靶點、多組分、多渠道作用與蛋白表達及基因關聯在一起，通過對比表達差異普明確蛋白表達靶點、基因與不同配伍組方的關系，根據表達水平及器官特異性，將中藥復方君臣佐使原理與用藥劑量關聯在一起，根據蛋白靶點、對應基因與中藥復方配伍相互作用，得出中藥復方研究結果，闡明中藥作用、內存配伍規律、物質基礎，為中藥研究走向世界奠定基礎。

五、結束語

綜上所述，當前化學生物信息學方法可以在探索全新藥物作用靶點、發現并優化先導化合物、中藥研究等領域應用，同時可以為藥物臨床藥學研究創造條件，并在基因組藥物基因序列數據研究中得以有效應用，使醫藥研究更具實效性、科學性、發展性，在化學生物信息學方法加持下，將藥理學、醫學、生物化學及組合化學庫關聯在一起，繼而為我國醫藥研究創造便利條件。

【參考文獻】

[1] 李松，王英.生物信息學在生命科學研究中的應用[J].熱帶醫學雜志，2009，9（10）1：218-1220.

[2] 趙進，駱江濤.能源：未來生物技術的挑戰[J].國外油田工程，2008，24（8）5：3-54.

[3] 劉永軍，金鵬康.石油集輸系統中微生物群落結構研究[J].微生物學雜志，2009，29（3） 2：5-31.

[4] 林世強，寧正元.生物信息學及其在農業科學中的應用[J].亞熱帶農業研究，2007，3（2） 1：45-148.