研究和开发新型给药系统也是利用生物技术解决药物利用度、稳定性等诸多问题的很好范例。给药系统可分为注射给药和非注射给药。前者的代表是新型气动力注射给药系统,采用手持喷射器具,利用氦气喷射将经皮释药的药物粉末瞬时加速经皮进入体内,与其他给药途径相比,粉末喷射剂中的蛋白质、多肽类药物更为稳定,且可提高生物利用度。而非注射途径新型给药系统因为更加方便而具有巨大的经济、社会效益和技术价值,胰岛素口服给药一直是临床关注的热点,将胰岛素用偶氮聚合物包衣免受胃肠酸解与酶解,到达大肠后释放吸收,大大增加了胰岛素的利用度。纳M生物技术是在纳M尺度上(0. 1 -300nm>对原分、分子等进行操纵和加工,并利用物质的纳M性质的技术,在药物研发中逐渐起到非常积极的作用。主要是通过利用纳M材料作为药物载体和药物包裹两个方面开发新型制剂,建立新的给药途径,进行更加精细的靶向定位,增加生物膜通透性,控制药物释放从总体上提高了药物吸收,增加药物利用度。在纳M层次上加强活性物质的分离、纯化、定量测定及分析方法有利于建立起精准严格的质量控制和评价体系,以保证生物技术药物用药的安全性和高效性。
1.4模型筛选和药靶发现:
在新药的研发过程中,通过筛选而获得具有生物活性的先导化合物,是创新药物研究的关键,目前药物筛选模型已经从传统的整体动物、器官和组织水平发展到细胞和分子水平。高通量筛选体系在创新药物药动学筛选中的应用是新药开发研究的一个重要领域。【1】建立自己的药物筛选模型可以筛选出具有知识产权的先导化合物,进而发展出创新的药物。所以各国医药研发中心都很重视生物技术药物的研究途径、方法和技术,注重建立新的药物筛选模型,努力建立快速、准确、微量的体外分子水平筛选模型和高通量筛选方法,以加快发现具有生物活性的药物先导化合物。药物分子大多通过与人体内靶标分子的相互作用产生疗效,新的药物作用靶点一旦被发现,往往成为一系列新药发现的突破口,所以寻找药物作用靶点成为当今创新药物研究激烈竞争的焦点。目前世界药靶发现的重点主要是针对肿瘤和神经、心血管系统疾病,选择在近十年内可望取得重要突破的靶标分子,通过对这些疾病中起着重要作用的受体、酶、离子通道、细胞因子、核酸与基因位点的分子生物学和分子药理学的研究,发现药物作用新靶点和新机制,用现代筛选模型和方法发现具有生物活性的药物先导化合物。【2】
1生物技术在药物研发中进展
生物技术是将动物,植物,微生物等生物原料储藏或转变为具有商业,经济,社会或是卫生价值的步骤。【1】生物技术的发展不但在疾病机制研究和诊断治疗上取得了很大成绩,在寻找新药的途径和制备工艺上更是提供了新的概念和手段,从理论和技术两个方面大大促进了医药研发的步伐。
1.1新型给药系统与纳M技术:
目前由国家招标立项的新药，其来源基本涵盖了全国主要从事新药研究的单位，尤其是重点医药研究院、研究所及大专院校，具有一定的代表性，能基本反映出我国新药研究开发的现状和总体水平。所立项研究的新药是在我国现实情况下，一批可利用、开发的资源，不但从中可以研究成功一批新药，还可积累多方面的示范性研究开发的经验。
关键词：生物技术；基因工程；蛋白质；分子水平；生物信息
我国新药研究开发水平有所提高近年我国密切注视国际上新药研究开发的新进展，积极吸取先进的新技术、新方法。尤其在国家支持建立的新药筛选中心和重点实验室，已注重研究建立了一批细胞水平、分子水平乃至基因水平的筛选模型，使新药筛选逐步从经验式、机遇式的普筛向以新理论为指导的定向设计过渡，并积极掌握自动化实验技术，进行了高通量筛选的尝试；不少单位应用计算机辅助设计技术设计出一批有开发前景的新结构化合物，如上海药物所现已具有用于分子模拟和药物设计的完整软、硬件，并已在抗菌药物氧氟沙星类似物、抗老年性痴呆药物石杉碱甲类似物、多巴胺受体阻滞剂及凝血酶抑制剂等药物的分子设计方面取得了重要阶段性成果；一些单位已开始以体内的活性成分为模板设计新药，如人工合成甲状旁腺素的活性片段，应用现代生物技术研制重组人新型肝细胞生长因子等；尤其在选择中药的活性成分进行结构修饰，获得具有特色的新结构化合物方面取得不少成功的例子，如根据香茶菜的有效成分进行结构改造，获得了具有抗肿瘤作用较强的新结构化合物。【1】所有这些进展都标志着我国新药研究的开发水平有所提高。
生物技术研究开发的进展
摘要：随着世界技术革命的突飞猛进，生物技术作为融合现代生命科学与多学科理论研究手段的高新技术,在世界范围内为新型药物的研究与发展开辟了广阔的前景。各种生物技术在药物研究领域的交互应用倍受瞩目,如模型筛选和药靶发现,基因组和蛋白质组研究、生物信息和药物设计,新型给药系统与纳M技术等,以发现和确证新型药物为主要目标,在生命科学学与创新药物研究:
人类基因组计划将使医药领域的研究提高到一个崭新的水平,随着人类基因组计划获得完全序列图,各国都在大力发展后基因组的研究及其应用。由于基因组日渐增加的庞大数据,生物技术越来越在药物研究中起到关键作用。在人类2万多个基因中,有相当数量的基因与疾病发生与防治密切相关,这些基因是药物作用新靶标以及疾病机制研究的宝库。目前很多与遗传有关的重要基因已被分离和测序,一些常见病如乳腺癌、高血压、糖尿病等涉及遗传倾向的基因已在染色体的遗传图谱上精确定位,DNA芯片技术的应用更是为药物的筛选,新药的测试及海洋药物和中草药的研制开发提供更快速有效的手段。蛋白质组学是人类基因组计划之外又一个引人注目的新兴学科,这一研究领域的发展给生命科学的研究带来革命性突破。【3】蛋白质组研究对正常和病理状态下细胞内蛋白质谱或细胞用药和不用药之间的蛋白质谱进行对照比较和分析鉴定,找出两种蛋白质谱的定性和定量差异,阐明疾病的发生机制,为创新药物研究提供新的靶标,也为疾病研究和药物筛选提供了重要的依据。目前,蛋白质组学已在寻找药物作用新靶点等方面取得初步成果,通过蛋白质组学研究,可以探索蛋白质在质量、功能、相互作用及人体内环境网络系统的整体功能和调控机制,从而揭示机体的生理与病理过程,为新药的研发提供强大的物质基础。
1.3生物信息和药物设计:
药物生物信息学研究不仅可用于靶标生物大分子的发现及确证,还可用于药物作用机制、药代动力学及药物毒性的研究。人类基因组和蛋白质组计划对于结构测定的需求使得高通量结构测定和计算机分子模拟技术发展大大加快。生物信息学技术的发展,在获得了蛋白质编码区的信息后,进行蛋白质空间结构模拟和预测,然后依据特定蛋白质的功能进行天然生物大分子的改造和基于作用靶点的药物分子设计,加速了新药的发现。基于生物大分子结构的药物设计是生物信息学中极为重要的研究领域。如为了抑制某些酶或蛋白质的活性,在已知其三级结构的基础上利用分子对接算法设计抑制剂分子作为候选药物。药物设计还包括利用计算机技术做基于配体和受体的药物设计以及基本机制的药物设计。在药理学研究方面,生物技术的应用,使我们能从基因的水平认识药物的作用机制,药物作用遗传分布的多态性。【2】计算机辅助药物设计的另一种重要策略和方法是虚拟药物筛选,它利用各种计算方法对化合物数据库进行筛选,可以大大减少工作量与成本。