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试议药物系统药物设计策略进展与运用查抄袭率

收藏本文 2024-04-06 点赞:9717 浏览:35227 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:基于“一个基因、一种药物、一种疾病”的传统药物发现方式,一直以追求单靶标高活性和高选择性配体为目标。但是,近年来这种设计理念受到临床试验结果高失败率的巨大冲击和挑战。许多高活性、高选择性药物分子在体外试验中体现出非常理想的生物活性,但是这些药物真正运用到人体时,往往体现出不理想的疗效或严重毒副作用,其理由主要是由于生物系统和药物体内行为及作用方式的复杂性。化合物作为药物,在体内行为包括吸收、分布、代谢和清除,而作用方式则包括与人体内各种蛋白质的相互作用、毒性等,简称药物ADMET性质和药物-靶标相互作用谱。在上面陈述的因素驱动下,近年出现了系统药物设计概念,即以系统(整合)策略论探讨药物设计不足,整合化学、生物学、数学、信息学、计算机科学等多学科技术,利用各种试验数据,建立计算机模型或数学方程,用于识别药物分子在整体细胞或有机体中复杂行为、作用网络和通路,以期发现高效、低毒的药物分子,造福人类健康。本论文旨在进展几种系统药物设计相关的策略和工具,包括两个主要部分。论文第一部分围绕药物-靶标网络和药物临床副作用论述预测展开探讨,进展新算法和工具,推动系统药物设计进展和运用。第二章,我们进展了药物相似性推理、靶标相似性推理、网络推理和加权网络推理策略,用于药物-靶标相互作用预测和药物重定位探讨。结合计算预测和体外试验,成功发现人类雌激素受体和二肽基肽酶-IV是五个老药孟鲁司特、双氯芬酸钠、辛伐他汀、酮康唑和伊曲康唑新的潜在靶标,他们之间的半数最大抑制浓度或有效浓度达到微摩尔或亚摩尔水平。另外,通过对基于边加权网络推理策略模拟探讨,首次发现药物-靶标网络中的“弱相互作用检测设”。第三章利用数据库整合和文本挖掘技术,进展了目前较大的免费药物副作用数据库MetaADEDB。为了证实MetaADEDB运用价值,开发了基于药物表型网络推理和药物副作用推理策略用于药物副作用和药物体内作用谱预测,获得了较好预测准确度并成功解释了数个老药未知临床副作用的分子机制。第四章,我们系统性地进展和评价了多靶标QSAR和计算化学基因组学策略在化合物-蛋白质相互作用网络预测中的运用。结果发现基于蛋白质一级序列的计算化学基因组学策略虽然在内部交叉验证中获得较高预测准确度,但是在外部测试集中却出现较高的检测阳性率。基于多个高准确度的多靶标QSAR模型,进展了软件和相应的基于网页工具CPI-Predictor,用于全新化合物的靶标识别。论文第二部分,我们围绕小分子ADMET性质论述预测算法、数据库和软件进展开展探讨。第五章,首先利用方式识别技术,进展一种新的组合分类器算法用于细胞色素P450抑制剂的分类预测探讨。通过系统建模探讨,证实我们进展的组合分类器算法优于几种传统策略,如最大值法、最小值法和乘积法。进展了基于信息熵指数用于小分子化合物细胞色素P450酶抑制杂泛性定量表征和预测探讨。结果显示分子芳香性与其P450抑制杂泛性有着中等相关性,而分子亲脂性、分子复杂度、氢键结合能力和拓扑极性表面积与其P450抑制杂泛性没有或低相关性。基于目前最大的化合物生物降解性数据库,系统地进展了化合物生物降解性概率预测策略和模型,试验结果表明我们策略和模型具有较好泛化能力。第六章,针对几种常见方式生物,包括梨形四膜虫、黑头呆鱼和蜜蜂毒性的论述预测开展探讨,进展和构建了多个高质量定性分类和定量回归模型用于毒性的论述预测。同时,又探讨进展基于计算系统毒理学框架用于化合物毒性评价。与传统的QSAR策略相比,计算系统毒理学的计算框架不仅可以预测化合物毒性,还可以预测化合物与人体毒性相关基因或蛋白作用网络,这对化学物毒性分子机制阐明和环境风险评估更有指导和运用价值。论文第七章,通过文本挖掘策略构建了一个免费的化合物ADMET相关数据库admetSAR (www.admetexp.org).该数据库包含近10万个不重复小分子的22万条ADMET相关的试验数据。用户可以利用admetSAR中的文本搜索、分子相似性搜索等功能免费评价化合物的ADMET性质。另外27个高准确度的计算模型,包括22个定性分类和5个定量回归模型被安转至admetSAR数据库,供用户进行全新分子的ADMET性质计算预测。数剧库admetSAR不仅可以用于药物设计和药物发现,还可以用于环境风险评估探讨,并在化合物生物降解性预测方面体现出较好的运用价值。目前该数据库访问量超过5000余次,并且被国内外30多家大型制药公司和学术机构广泛利用。关键词:系统药物设计论文药物代谢论文药物-靶标网络论文系统生物学论文药物重定位论文

    摘要5-7

    Abstract7-15

    第1章 系统药物设计概述15-39

    1.1 引言15-16

    1.2 复杂网络16-17

    1.3 生物网络17-22

    1.3.1 药物-靶标相互作用网络17

    1.3.2 蛋白-蛋白相互作用网络17-19

    1.3.3 代谢网络19-20

    1.3.4 疾病网络20-22

    1.4 药物-靶标相互作用网络预测策略学22-26

    1.4.1 基于配体策略22-23

    1.4.2 基于靶标三维结构策略23

    1.4.3 基于计算化学基因组学策略23

    1.4.4 基于生物网络推理策略23-24

    1.4.5 基于基因型和表型网络推理策略24-26

    1.5 药物重定位26-27

    1.6 计算机辅助的化合物药代动力学性质及毒性预测策略学27-37

    1.6.1 化合物描述符计算28-30

    1.6.2 数学建模策略30-35

    1.6.3 模型评价策略35-36

    1.6.4 化合物药代动力学和毒性计算预测策略学有着的科学不足和挑战36-37

    1.7 论文总体安排37-39

    第2章 基于网络推理的药物靶标发现及药物重定位预测探讨39-70

    2.1 引言39-40

    2.2 材料和策略40-47

    2.2.1 数据收集和整理40-41

    2.2.2 药物-靶标二部网络构建41

    2.2.3 基于药物相似性推理41

    2.2.4 基于靶标一级序列相似性推理41-42

    2.2.5 基于网络推理42

    2.2.6 基于边加权的网络推理42-44

    2.2.7 基于节点加权的网络推理44-45

    2.2.8 结果评价45-46

    2.2.9 生物测试化合物购写46-47

    2.2.10 二肽基肽酶-Ⅳ抑制活性评价47

    2.2.11 雌激素受体的激动和拮抗活性评价47

    2.2.12 MTT测试47

    2.3 无加权网络推理策略试验结果47-56

    2.3.1 基准数据集的预测结果47-48

    2.3.2 预测新的药物-靶标相互作用48-51

    2.3.3 试验验证结果51-54

    2.3.4 药物-靶标相互作用可视化网络浅析54-56

    2.4 加权网络推理策略试验结果56-66

    2.4.1 网络拓扑特点浅析56-58

    2.4.2 基于节点加权的网络推理预测结果58-59

    2.4.3 基于边加权的网络推理预测结果59-60

    2.4.4 化合物-蛋白质网络中的“弱相互作用检测设”发现60-62

    2.4.5 预测药物新靶标62-66

    2.5 讨论66-69

    2.5.1 策略比较66

    2.5.2 网络推理算法在药物重定位中的潜在运用66-67

    2.5.3 新DPP-Ⅳ抑制剂孟鲁司特的多向药理学特点67-68

    2.5.4 新雌激素活性配体的多向药理学特点68-69

    2.5.5 药物-靶标网络中的“弱相互作用检测设”69

    2.6 本章小结69-70

    第3章 基于表型网络推理的药物副作用及体内复杂行为预测70-87

    3.1 引言70-71

    3.2 材料和策略71-74

    3.2.1 药物副作用数据库MetaADEDB构建71

    3.2.2 药物-ADE关联性网络构建71

    3.2.3 基于表型网络推理的的药物副作用71-73

    3.2.4 基于药物副作用相似性的药物靶标预测73-74

    3.2.5 预测结果评价74

    3.3 试验结果74-81

    3.3.1 药物副作用数据库MetaADEDB介绍74-77

    3.3.2 药物-药物副作用网络77-79

    3.3.3 药物-靶标相互作用网络79

    3.3.4 药物-药物网络79

    3.3.5 预测药物新的副作用结果79

    3.3.6 预测新的药物-靶标相互作用结果79-81

    3.3.7 发现药物新靶标81

    3.4 讨论81-86

    3.4.1 策略优势与局限性81-85

    3.4.2 药物脱靶蛋白-副作用事件网络85-86

    3.5 本章小结86-87

    第4章 计算化学基因组学和mt-QSAR策略进展和运用探讨87-105

    4.1 引言87

    4.2 材料和策略87-91

    4.2.1 实验原理87

    4.2.2 数据收集与处理87-89

    4.2.3 小分子描述符计算89

    4.2.4 靶标蛋白描述符计算89

    4.2.5 mt-QSAR策略原理89

    4.2.6 计算化学基因组策略89-90

    4.2.7 建模策略90

    4.2.8 软件和在线怎么写作CPI-Predictor进展90-91

    4.3 实验结果91-98

    4.3.1 数据集多样性浅析91

    4.3.2 mt-QSAR模型结果91

    4.3.3 计算化学基因组学模型结果91-96

    4.3.4 外部确证集的预测结果96-98

    4.4 软件和基于网页怎么写作CPI-Predictor的功能介绍98-100

    4.4.1 CPI-Predictor特点98-99

    4.4.2 基于Web怎么写作CPI-Predictor99-100

    4.5 讨论100-104

    4.5.1 药物多向药理学特点浅析100

    4.5.2 计算化学基因组学与mt-QSAR策略比较100-103

    4.5.3 化学基因组学策略展望103-104

    4.6 本章小结104-105

    第5章 化合物代谢相关性质预测策略进展和运用探讨105-151

    5.1 引言105-106

    5.2 细胞色素P450抑制剂分类预测探讨106-127

    5.2.1 材料与策略106-114

    5.2.2 结果114-122

    5.2.3 讨论122-126

    5.2.4 小结126-127

    5.3 小分子细胞色素P450抑制杂泛性表征和预测127-142

    5.3.1 材料和策略127-128

    5.3.2 结果和讨论128-141

    5.3.3 小结141-142

    5.4 化合物生物降解性预测142-149

    5.4.1 材料和策略142-144

    5.4.2 结果和讨论144-149

    5.4.3 小结149

    5.5 本章小结149-151

    第6章 化合物毒性预测策略进展和运用探讨151-163

    6.1 引言151-152

    6.2 化合物水生毒性预测152-155

    6.2.1 材料和策略152-154

    6.2.2 结果和讨论154-155

    6.3 化合物陆生毒性预测155-157

    6.3.1 材料和策略155-156

    6.3.2 结果和讨论156-157

    6.4 计算系统毒理学策略进展157-161

    6.4.1 材料和策略157-158

    6.4.2 结果与讨论158-161

    6.5 本章小结161-163

    第7章 ADMET相关数据库构建和预测软件进展163-175

    7.1 引言163-164

    7.2 材料和策略164-168

    7.2.1 数据准备164-165

    7.2.2 admetSAR数据库构建165-166

    7.2.3 ADMET-Simulator程序设计166-168

    7.3 admetSAR数据库介绍168-171

    7.3.1 admetSAR数据库描述168-169

    7.3.2 预测全新分子药代动力学性质及毒性169-171

    7.3.3 admetSAR数据库的利用和特点171

    7.4 软件ADMET-Simulator功能及运用介绍171-174

    7.4.1 ADMET-Simulator软件的模块功能介绍171-172

    7.4.2 ADMET-Simulator特点172

    7.4.3 ADMET-Simulator利用简单介绍172-174

    7.5 本章小结174-175

    第8章 全文总结和展望175-178

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