借助超算“向海问药” 中国海洋药物筛选准确率

2018-11-23   阅读:89

  凭借超算“向海问药” 我国海洋药物挑选准确率超60%-时政

  “蓝色药库”有望涌出连绵不断的立异效果。
从海藻中提炼的药物能医治阿尔茨海默症(俗称“老年痴呆症”)?我国工程院院士管华诗科研团队参加研制的新药“甘露寡糖二酸(GV-971)”,已于本年7月顺利完结3期临床试验,为全球阿尔茨海默症患者带来“福音”,这种新药就是来源于海藻中提取的海洋寡糖类分子。
海洋天然产品的特别结构和生物活性,对医治肿瘤和神经疾病等疑难杂症具有特别效应。本年79岁的管华诗致力于海洋药物研制近40年,正带领科研团队打造“蓝色药库”。他们用超算技能处理海洋新药挑选难度大的“卡脖子”问题,并运用中医理论辅导新药研制显示出奇效。“蓝色药库”有望涌出连绵不断的立异效果。


海洋承载医治疑难杂症新期望
人类首要生活在陆地上,所研制的药物首要来源于陆地,但运用多了,就有或许发生耐药性。所以,人们将目光转向了众多深邃的海洋。
我国海洋大学医药学院副院长吕志华介绍,为在深海环境中生计和繁殖,海藻、微生物、鱼类等深海生物进化出了共同的基因,耐寒、耐热、耐高压,发生了结构共同、活性多样的海洋天然产品,它们为现代立异药物研制供给了重要结构信息,是肿瘤、心脑血管疾病、免疫性疾病、神经系统疾病等人类严重疾病药物先导化合物的重要源泉。
管华诗通知记者,人类已发现了3.5万个海洋天然产品,其间一半以上都有生物活性,远比陆地上动植物天然产品的生物活性要高,并且还有许多不知道的海洋天然产品,因而海洋能供给很多药物先导化合物。但迄今为止,只要13个海洋新药上市,海洋生物医药产业潜力巨大。
在已上市的13个海洋新药中,我国贡献了其间一个,就是管华诗1985年研制的藻酸双酯钠(PSS),它是从天然海藻中提取出的多糖硫酸酯类药物,用于防备和医治缺血性心、脑血管疾病。
记者在采访中了解到,成功上市的海洋药物之所以少,一是海洋生物获取难,这需求科考船和先进深海取样配备支撑;二是研制难度大,海洋天然产品结构杂乱、含量极微,规模化制备难度大;三是研制进程长,从天然产品到活性化合物、先导化合物、候选药物,再到三期临床试验,需求消耗很多人力、物力、财力和时刻,任何一个环节出问题都会让新药“夭亡”。
进入21世纪后,海洋药物的开发和上市速度显着加速,十几年间,先后有8个海洋药物被美国FDA(食品药品监督管理局)或欧盟EMEA(欧洲药品评价局)同意上市。到2016年,海洋药物的全球商场到达86亿美元,已成为蓝色经济发展中的重要一极。
“近年来,跟着海洋、化学、生物、医药等学科根底研讨不断发展,海洋配备技能不断晋级,海洋生物医药进入了深度规模化开发的新阶段。”管华诗说。
据了解,世界各国尤其是美国、日本及欧盟等国家纷繁制定相应方案,斥巨资开发海洋生物资源,海洋药物已经成为世界医药范畴竞赛的热门。
挑选难度大,超算技能突破“卡脖子”问题
上一年以来,管华诗科研团队致力于打造我国“蓝色药库”,已开始构建了海洋生物资源库和海洋药物相关信息库,未来将要点开发海洋小分子药物、海洋糖类药物、海洋中药和海洋生物功用制品。
在“蓝色药库”开发中,管华诗带领的我国海洋大学医药学院从事根底研讨,青岛海洋生物医药研讨院从事产业化,临床试验和上市推行则交给协作企业;青岛海洋生物医药研讨院还与正大制药(青岛)有限公司组建了总规模50亿元的“我国蓝色药库开发基金”,开始构成了海洋药物研制的全链条。
青岛海洋生物医药研讨院首席科学家杨金波说,海洋生物样品资源十分宝贵,天然产品含量极微,往往只能做十分有限的试验。在断定其有药用价值前,一般不进行大规模人工制备。由于海洋天然产品结构杂乱,人工制备难度大、本钱高,一旦没有药用价值,大规模制备产品就白白浪费。在这种情况下,海洋药物挑选准确率缺少20%。
在打造“蓝色药库”过程中,青岛海洋生物医药研讨院致力于使用超算技能处理海洋药物挑选难度大的“卡脖子”问题。他们树立了包括约3万个海洋天然产品的三维结构数据库,也开始构建了美国食品药品监督管理局发布的一切药物分子靶点数据库。
“咱们将依托青岛、济南和无锡的超算资源和已树立的数据库资源,将海洋产品三维结构与药物分子靶点数据进行比对与核算,就像是‘钥匙’和‘锁’进行比对与核算。”杨金波说。
专家表明,曩昔是微量海洋天然产品对特定疾病的盲试,运用超算技能则是大数据核算与匹配,这项技能将把海洋药物挑选准确率从缺少20%提高至60%以上。
记者采访了解到,跟着这项技能迭代晋级,未来可进行逆向药物研制:即依据药物分子靶点数据主动生成可医治这一病症的化合物结构,然后大规模人工制备新式化合物,再展开新药研制和临床试验。
运用中药理论,辅导海洋新药研制显奇效
管华诗通知记者,为医治阿尔茨海默症,16个国家进行了130多个药品的试验都失利了,GV-971之所以能成功是由于在中医理论辅导下研制,效果是多组分、多靶点、协同效果的效果。这个药品不只效果于头部海马体,还经过调理肠道菌群失衡、重塑机体免疫稳态,进而下降脑内神经炎症,阻挠阿尔茨海默症病程发展。
专家表明,GV-971新颖的效果形式与共同的多靶效果特征,为阿尔茨海默症药物研制拓荒了新途径,并有望引领海洋糖类药物研制新浪潮,促进中药理论与海洋立异药物研制深度交融,对提高我国在立异药物研讨范畴的世界地位具有深远含义。
继医治阿尔茨海默症的新药后,管华诗院士团队又有两个海洋新药行将面世:医治结肠癌的BG136和抗HPV病毒的TGC161,其间BG136是从南极冰藻中提取天然产品研制而成,拟于下一年年末申报临床。
“经过剖析国内外开发上市的海洋药物的结构特色,不难发现,根据糖的海洋药物占有很大比重,藻酸双酯钠(PSS)和GV-971都是海洋糖类药物,BG136和TGC161也是糖类药物。”我国海洋大学医药学院院长于广利说,“海洋糖类药物是咱们尽力的重要方向。”
多支科研力气齐发力
除了管华诗带领的我国海洋大学科研团队,国内还有多支科研力气致力于海洋生物医药研制,其间天然资源部第三海洋研讨所、我国科学院海洋研讨所和中山大学等科研院所及高校都是海洋药物开发的重要力气。
天然资源部第三海洋研讨所研讨员杨献文带领的科研团队依托我国海洋微生物菌种保藏管理中心,正在对库藏的2万多株深海微生物进行研讨。经过和一家制药公司协作,针对肝癌、宫颈癌等5种癌症,从深海微生物中发现抗肿瘤先导化合物。现在他们已完结700多株微生物的发掘作业,从中发现一个具有很好开发运用潜力的先导化合物。
我国科学院海洋研讨所研讨员史大永带领的课题组,正在为医治糖尿病尽力。蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)是胰岛素信号转导通路中的重要负性调控因子,已成为医治2型糖尿病极具吸引力的靶点。
“咱们展开了13种海藻活性成分的别离、判定与结构优化研讨,构建了溴系化合物生物活性信息库。”史大永说,他们对溴系化合物库进行酶水平、细胞水平的体外活性挑选,发现具有强PTP1B按捺活性的化合物12种。其间,以天然溴化物BPN为先导,经结构润饰得到的化合物“海普诺”,不只结构新颖,并且对PTP1B具有更强的按捺活性,可用于医治2型糖尿病及肥壮。
原立异药占我国药品数量的份额一向偏低,而海洋生物医药则是我国追逐原立异药世界水平的新机遇。
专家指出,我国海洋生物的化学、生物学、生态学和药理学等多方面的根底理论研讨仍相对单薄。“国内的海洋药物研讨多停留在初级代谢产品的研制阶段,应当重视海洋生物的根底研讨,多学科穿插,会集研制具有重要生理活性和成药远景的新药先导化合物。”史大永说。
无论是立项、出资,仍是药物开发、出售推行,企业都应该是海洋药物研制的主体。而现在我国关于海洋生物医药方面的研讨作业,大部分仍是由高校和科研院所完结。
专家以为,我国一些具有转化远景的海洋药物研制项目,虽然具有很好的科研根底,但由于缺少必要的工程化研讨和中试试验等产业化前期研讨而迟迟不能转化。高校和科研院所具有科技开发实力,但对商场往往不如企业灵敏,应当加速推进产学研协作,把好的效果变成新药。
管华诗主张,要在全国范围内构成海洋药物开发互利共赢的协作机制。例如施行“蓝色药库”大科学方案,将全国最优异的海洋科研力气集合起来,强化工程化、产业化开发渠道建造,让最顶尖的团队组合在一起协同立异,构成海洋药物开发的全链条。
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