[发明专利]从中药等天然产物混合体系中高效、快速获取靶分子与靶蛋白复合体精细三维结构的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从中药等天然产物混合体系(天然产物混合物备选库)中高效、快速获取靶分子与靶蛋白复合体精细三维结构的新方法，属于药物筛选方法领域。

背景技术

天然产物又称次级代谢产物(Secondary Metabolites)，具有结构的多样性和生物活性的多样性。天然产物及其衍生物在以往的疾病治疗中发挥了无可限量的作用，也是当今药物研发过程中最具潜力的资源之一(Newman DJ，等人Nat Prod Rep，2000，17(3)：215-234；Lee K-H.J NatProd.2004，67(2)：273-283)。但是，在过去10年中，制药工业对天然产物的研究兴趣有所降低，这主要是由于传统的天然产物粗提物库与常规的高通量的筛选方法缺乏兼容性(Frank E.and Guy T.Nature Rev.DrugDiscov.2005，4:206-220)。

上个世纪90年代组合化学(Combichem)的出现，使得从天然产物中发现新药的研究被冷落了多年。组合化学能够合成数目巨大的化合物(理论上据估计有10¹⁸到10²⁰⁰个化合物，通常认为是10⁶⁰个)，这就为常规的高通量的筛选方法提供了理想的筛选化合物库，因此，组合化学这一技术的出现，使得大部分制药公司都转向了以组合化学库为基础的高通量筛选路线上，他们期待采用这种技术手段能够大大加快活性化合物的发现速度。然而，近年来制药工业的新药产出率并没有像预期的那样提高，而是持续下跌。造成这种结果的原因很多，一个最主要的原因可能就是由于组合化学技术出现之后，制药工业开始采用组合化学合成的含有数目巨大的化合物库来进行高通量的筛选，因此对天然产物研发的兴趣有所降低(David J.等人.J.Nat.Prod.2003，66，1022-1037)。组合化学方法是从共同的结构模板出发，选择具有相同功能的多种组建模块，通过同种键反应实现的分子多样性。这样合成的化合物的结构骨架缺乏多样性。因此，组合化学作为药物发现的工具目前仍有其局限性，有待进一步发展和完善。而天然产物在药物研发中的独特作用，近年来重新引起人们的关注。

几十年来，天然产物一直是药物和药物先导化合物的重要源泉，天然产物在新药和先导化合物的发现中起着重要作用。美国国立癌症研究院最近的调查显示，1981—2002年上市的877种小分子新化学实体药物中，来源于天然产物的占61％。其中，6％直接来源于天然产物，27％为天然产物的衍生物，5％来源于天然产物药效团的合成物，23％是根据天然产物结构进行模拟设计的合成物(David J.等人.J.Nat.Prod.2003，66，1022-1037)。

目前，用于药物筛选的天然产物库共有三种形式，一是天然产物粗提物库，为混合物库，包含有10—100种组分；二是天然产物提取组分，半纯品库，包含有5—10种组分；三是纯品库，单一组分(Frank E.and Guy T.NatureReviews Drug discovery.2005，4:206-220)。

对于天然产物纯品库，命中物(hit)的检测方法与人工化学合成的纯品库相同，可以用于常规的高通量的筛选方法中，因此，当前的许多化学家们不辞辛劳的进行天然产物的分离纯化工作。然而，对于每一种天然产物粗提物来说，分离得到其每种成分的纯品化合物，需要较长的周期和大量的工作，并带有明显的盲目性，获得有效化合物的准确性非常低。

对于天然产物粗提物库，简单易得，但用常规的高通量的筛选方法进行筛选的可靠性差，这主要体现在如下方面：混合物库成分较复杂且其各个成分的浓度并不确定，有可能相差10倍、100倍甚至更多。因此，对于那些浓度低的组分，可能在常规的高通量的活性筛选中被忽略掉，而含量较丰富的组分有可能表现出非特异性的抑制，比如破坏检测体系的pH值或者其它的物理特性，造成假阳性结果(Frank E.and Guy T.Nature Reviews Drugdiscovery.2005，4:206-220)。而本发明的通过使用X射线晶体学等生物物理的方法可以克服这一缺点，使用这种技术可以检测到与靶标蛋白有较低亲和力的化合物，因此使得天然产物粗提物库能够应用于X射线晶体学的筛选方法中，大大提高筛选效率，并提高命中率，可谓是当今药物研发的革命性进展。