基于深度学习的药物设计方法
2021-10-27李风雷胡乔宇熊若凡白芳
自然杂志 2021年5期
李风雷,胡乔宇,熊若凡,白芳
上海科技大学 免疫化学研究所,上海 201210
随着科学技术的不断进步,药物研发已经从“偶然发现”模式逐渐转型为“理性设计”模式。特别是计算机辅助药物设计(computer aided drug design,CADD)方法的出现,极大地丰富了“理性设计”技术,作为与实验技术互补的关键手段,不断推动着创新药物的研发进程。
药物研发过程可简化为4个主要阶段:靶标的鉴定、先导化合物的发现与优化、临床前研究以及临床研究。首先,基于特定的疾病类型,通过遗传学、组学以及生物信息学等方法,发现和鉴定与该疾病的发生、发展以及恶化过程直接相关的分子靶标,通过一系列评估确定药物靶标。其次,基于已知的药物靶标,结合结构生物学、计算机辅助药物设计、药物化学、分子生物化学、药理评价等方法,寻找先导化合物,再通过不断修饰化学结构,优化其在有机体内的吸收、分布、代谢、排泄和毒性等性质。再次,对于具有良好成药性和体外实验中有效的先导化合物,进一步开展临床前研究,在实验动物、人体类器官上验证先导化合物的药效和药代动力学性质,这一过程通常是由学术界和工业界合作完成的。最后,经过系统评估,只有在临床前研究中药效与安全性均佳的候选化合物,才能被推向临床研究与评估。临床研究通常也分为4个阶段:主要测试药物安全性的临床I期;在相对较小的样本上测试药物有效性的临床II期;在大样本上测试药物有效性的临床III期;……
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