过刊目录在新药创制的药物设计与发现所采用的多种技术中,深度学习仍处于初级阶段,但近年来以其独有的特点,开始应用于虚拟化合物库的生成,化合物活性、代谢和毒性的预测,以及有机合成反应预测等多个方面。与传统的机器学习方法相比,深度学习的预测能力无明显优势,但其无需人工归纳总结数据特征,而是具有学习能力,自动提取特征。与基于第一性原理的计算化学相比,深度学习虽然因为对标注明晰的大数据集的依赖,存在泛化能力的不足,但其以原子为中心进行卷积的表征开始助力计算化学。深度学习作为新兴技术发展迅速,不依赖于大量标注数据的非监督学习等方法在逐渐完善,有望能更好地助力新药研发。
Akkermansia muciniphila(A. muciniphila)是2004年从人类粪便样品中分离得到的一种肠道细菌,其降解黏蛋白的特性使其成为维持肠道黏膜屏障的关键微生物。A. muciniphila作为疣微菌门唯一能被培养的肠道菌代表,在宏基因组分析中相对容易被检测到。尽管它被鉴定出来的时间不久,但近年来由于其肠道定殖与多种代谢性疾病的发生发展密切相关,迅速引起了研究者们的关注,并成为目前国内外的研究热点。大量证据表明其在肠道中的定殖与宿主的健康息息相关,本文介绍了A. muciniphila的生物学特性及其定殖环境,并对A. muciniphila与宿主健康和疾病的关系进行综述,尤其着重于该菌与宿主代谢性疾病的关系以及其作用机制,同时本文总结了影响该菌在宿主内定殖的因素,以期为以A. muciniphila为靶点的药物研发提供依据和线索。
蛋白质乙酰化是指在乙酰基转移酶的作用下,蛋白质的赖氨酸残基添加乙酰基的过程。它是连接乙酰辅酶A代谢与细胞信号转导的重要蛋白质翻译后修饰类型。近年来,质谱鉴定的发展提高了研究者对赖氨酸乙酰化的认识,赖氨酸乙酰化参与基因转录、蛋白降解、细胞代谢、应激反应等多个细胞过程,通过调节蛋白质相互作用、活性、稳定性和定位影响其生物学功能,在代谢相关疾病、肿瘤、心血管疾病等多种疾病中发挥重要调控作用。目前,去乙酰化酶抑制剂已经在肿瘤、代谢相关疾病及其他多种疾病中显示出巨大的治疗潜力。本文围绕乙酰化的研究历程、生物学功能及应用进行了归纳和探讨,并对未来研究进行了展望和讨论。
肌萎缩性侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是运动神经元病的最常见类型,其发病机制尚不明确。近年来,对于ALS遗传基础的研究进展促进了各种ALS疾病模型的出现和发展,为ALS相关药物及治疗方法的筛选提供了多种选择。本综述主要介绍肌萎缩性侧索硬化症的相关研究进展,对典型的非临床动物模型药物筛选评价体系进行归纳,包括转基因动物模型、基因敲除动物模型及自然发病动物模型,总结了规范化ALS非临床研究需要注意的问题,并对系统性规范化的非临床药效学研究方案提出建议。
针对中药复杂系统表现出的一些特殊科学事实,本文提出了一个研究中药复杂系统整体性和多成分相互作用规律的"多源归一"理论假说,包括其概念、特征、结构层次和范围,并提出假说的基本模型——人工神经网络模型,以及检验假说可能的思路、技术方法和部分证据。希望该假说能对中药复杂系统的现代科学认识有所促进,进而对中药作用物质基础、复方配伍、质量控制的研究有所推动,成为指导包括化学药、生物药和草药多分子的药物组合研究的理论基础。
中药配伍包括药材配伍、有效部位配伍和有效成分配伍3个层次,相比于药材配伍,有效部位、有效成分之间的配伍更易于阐明中药药效物质基础及作用机制,成为中药配伍研究的突破点,为中药精准医疗体系下的精准用药提供了新的方法,势必将成为中药精准化进程的重要推动力。而有效部位、有效成分配伍隶属于中药有效组分配伍的范畴,为进一步探讨中药有效组分的"配伍艺术",本文从中药有效组分的配伍模式、配伍组分筛选方法、配伍组分剂量的选择、配比实验设计方法和组分配比优化研究等5个方面来阐述中药组分配伍研究策略。
酶是调控人体机能使机体进行正常生命活动的物质,酶抑制剂能特异性调节酶的活性并可能成为药物发现的起点。目前,质谱具有对酶反应进行快速定量分析的优势,使其在酶抑制剂筛选发现新药领域发展迅猛。本文综述了近几年国内外应用质谱以及质谱联用技术(前沿亲和色谱、固定化酶磁珠、超滤、表面等离子体共振、毛细管电泳和微流控芯片)筛选酶抑制剂的方法。按照两种不同筛选原理进行阐述:活性筛选和亲和筛选。
糖尿病是一种发病率极高的代谢紊乱性疾病。随着糖尿病发病人数的逐年增加,其发病人群也呈现出年轻化趋势。因此,深入开展糖尿病研究工作迫在眉睫。近年来,代谢组学在糖尿病的生物标记物发现、发病机制探索、早期诊断及预后、药物疗效评价等方面的研究中取得了可喜的进展。但限于代谢组学技术的发展局限及糖尿病研究的复杂性,糖尿病的代谢组学研究仍然面临诸多的挑战。本文主要针对代谢组学在糖尿病中的研究进展及其发展方向进行合理的总结和展望。
沙粒病毒是有包膜的RNA病毒,现已知其家族中的8种病毒可致人出血热。除胡宁病毒疫苗外,目前尚无针对其他沙粒病毒的疫苗或特效药物批准上市。本研究是在首次发现黄酮类化合物桔皮素的抗沙粒病毒活性的基础上,从34个桔皮素类似物中发现并确认了3,5,6,7,4'-五甲氧基黄酮的抗拉沙病毒的活性(EC50:5.2 μmol·L-1),并初步探讨了其构效关系。研究结果表明,3,5,6,7,4'-五甲氧基黄酮对拉沙病毒的抑制活性是通过阻断病毒融合过程实现的,该化合物对除拉沙病毒外的另外7种致出血热沙粒病毒进入宿主细胞过程也有阻断活性(EC50:0.84~10.2μmol·L-1),其抗毒谱与现有沙粒病毒进入抑制剂相比有明显优势。本研究结果为应对致出血热沙粒病毒的药物研发提供了物质储备,也为寻找和发现广谱抗沙粒病毒活性物质提供线索。
本文旨在研究金合欢素对小鼠血脂代谢及动脉粥样硬化的影响并初步探索其作用机制。利用不同浓度的金合欢素处理人肝癌细胞HepG2后,采用RT-qPCR和Western blot方法分别检测LDLR mRNA水平和蛋白表达情况以及SREBP-2的蛋白表达情况。C57BL/6J小鼠给予金合欢素灌胃处理5周,全自动生化分析仪检测血清中总胆固醇(total cholesterol,TC)、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)和甘油三酯(triglyceride,TG)等指标,Western blot检测低密度脂蛋白受体(LDL receptor,LDLR)和固醇调节元件结合蛋白2(sterol-regulatory element binding protein-2,SREBP-2)蛋白表达水平。载脂蛋白ApoE基因敲除(apolipoprotein E knockout,ApoE KO)小鼠灌胃给药12周后,全自动生化分析仪检测小鼠血清中的血脂水平等指标;油红O染色观察主动脉全长及主动脉根部斑块中脂质沉积情况;RT-qPCR和Western blot分别检测LDLR mRNA水平和蛋白表达情况以及SREBP-2蛋白水平;16S rDNA测序分析小鼠肠道内容物的菌群组成变化情况(动物实验经医药生物技术研究所实验动物伦理审查委员会批准)。体外实验结果表明,金合欢素显著上调LDLR mRNA和蛋白水平,同时在蛋白水平增加转录因子SREBP-2的表达。体内实验结果表明,金合欢素与对照组相比可以显著降低C57BL/6J小鼠血清中TC和LDL-C水平。机制研究显示,金合欢素显著提高肝组织中的LDLR水平,同时升高SREBP-2的蛋白水平。ApoE KO小鼠的血脂结果及斑块形态学分析发现,金合欢素组与高脂饮食组间的差异没有统计学意义。肠道菌群分析结果显示,金合欢素处理组肠道菌群的组成与高脂饮食组相比存在结构差异。总之,金合欢素可能通过调控转录因子SREBP-2来增加LDLR的表达,进而降低C57BL/6J小鼠血清中LDL-C水平,调节小鼠的血脂代谢,同时对ApoE KO小鼠的肠道菌群也有影响,提示其可能具有潜在抑制动脉粥样硬化的作用。
结核病(tuberculosis,TB)是由结核分枝杆菌导致的一种严重感染性疾病。近年来随着耐药结核菌不断出现,发展新型抗结核药物迫在眉睫。本研究利用与结核分枝杆菌高度类似的海分枝杆菌为模式生物,建立了海分枝杆菌-斑马鱼幼鱼感染模型和细菌菌数定量PCR(quantitative PCR,qPCR)分析方法。研究表明,卵黄囊注射海分枝杆菌是一种高效、便捷的感染斑马鱼胚胎方式。通过测定感染的斑马鱼存活率、斑马鱼体内细菌数目和ZiehlNeelsen抗酸性染色指标,对抗结核药物异烟肼和利福平的药效、药物之间的协同作用等多个参数进行了分析和比较,结果表明3种评价方法具有较好的一致性。本研究证实了海分枝杆菌-斑马鱼感染模型结合细菌菌数qPCR分析方法是一种简单、高效的抗结核药物体内筛选和评价系统。本研究依据中国医学科学院医药生物技术研究所《实验动物管理条例》中相关伦理规定,开展动物实验。
本研究选用乳腺癌亲本细胞株(MCF-7)、多柔比星(doxorubicin)耐药株(MCF-7/Dox)及多柔比星耐药株上清液共培养的敏感株(MCF-7/Exo)为模型,探讨外泌体(exosomes)在乳腺癌细胞多柔比星耐药传递中的作用及初步分子机制。应用CCK8法和显微镜检测多柔比星对MCF-7、MCF-7/Exo、MCF-7/Dox细胞增殖活性的影响。通过荧光显微镜观察多柔比星对3种细胞凋亡的影响。超速离心法提取3种细胞上清液中的外泌体,用透射电子显微镜、BCA法、DiI标记法检测外泌体的含量,Western blot法检测外泌体特异分子CD63和Flotillin-1的表达水平。应用激光共聚焦显微镜观察MCF-7细胞对MCF-7/Dox细胞来源的外泌体的摄取情况。Western blot检测3种细胞中多药耐药蛋白(ATP-binding cassette subfamily B member 1,ABCB1)的表达水平。细胞增殖活性检测显示,MCF-7/Exo细胞对多柔比星的半数抑制浓度(IC50)为0.83 ±0.09 μmol · L-1,明显高于MCF-7细胞的IC50值0.15 ±0.05μmol·L-1(P < 0.01),其耐药性提高了5.5倍。细胞凋亡检测显示,多柔比星作用后,MCF-7细胞明显发生凋亡(P < 0.001),而与耐药细胞上清共培养的MCF-7/Exo细胞凋亡不明显(P>0.05)。外泌体定量及特异性标记物检测显示,MCF-7/Exo细胞的外泌体明显多于MCF-7细胞(P < 0.05)。PKH67示踪标记显示,MCF-7/Dox细胞来源的外泌体可以被MCF-7摄取。Western blot显示,MCF-7/Exo细胞内ABCB1的表达水平明显高于MCF-7。本研究结果表明,多柔比星耐药乳腺癌细胞的外泌体可以向敏感细胞传递耐药性,其机制可能与外泌体介导的ABCB1蛋白转运有关。
以自发性肥胖的糖尿病模型db/db小鼠为研究对象,在药效评价的基础上,通过16S rDNA测序的方法研究桑叶黄酮、多糖、生物碱对糖尿病小鼠的生物效应及其对肠道菌群的调节作用。动物实验通过了南京中医药大学伦理委员会审查,10只db/m小鼠作为空白组(control),40只db/db小鼠随机分为模型组(model)、二甲双胍组(metformin)、桑叶黄酮组(MF)、桑叶多糖组(MP)、桑叶生物碱组(MA),灌胃给药6周。结果表明,与正常组相比,db/db小鼠肠道内菌群从门水平到属水平均发生了显著变化;且模型组小鼠肠道菌中厚壁菌门、变形菌门等比例显著降低,拟杆菌的比例升高;给药后拟杆菌、厚壁菌门中的毛螺菌科、罗斯氏菌属以及脱硫杆菌属等均得到有效调节,尤其是生物碱组调节作用最为显著。这提示桑叶有效组分具有改善db/db小鼠肠道菌群失调的作用。
采用网络药理学方法,基于反向药效团匹配的靶标识别服务平台,预测已有文献报道的二至丸保护肾脏药效成分的靶点,采用分子对接对靶点基因进行筛选分析,通过生物学信息注释数据库(DAVID)对靶点基因进行生物学过程及代谢通路分析,采用Cytoscape软件构建二至丸保护肾脏"成分-靶点-通路"网络。通过将上述靶点与疾病靶点数据库TTD和GAD筛选得到的肾损伤相关靶点进行比对筛选,进一步构建"成分-核心靶点"网络。结果显示,二至丸中17个保护肾脏的活性成分可能通过调控ESR1、ESR2、GCK和MMP3等32个靶标,干预PI3K-Akt信号通路、雌激素信号通路和嘌呤代谢过程等6条途径起到保护肾脏的作用。本研究体现了中药多成分、多靶点和多途径的作用特点,为复方二至丸保护肾脏作用机制的解释提供新的思路和线索。
本文设计合成了一个用于可视化分析检测肼(N2H4)的生物发光探针(bioluminescent probe for hydrazine,BPH),并完成对其光学响应性能和活体成像的评价。本文所描述的肼生物发光探针(BPH)是通过在光学报告基团萤火虫荧光素(firefly luciferin)的适当修饰位点合理设计引入肼的特异性识别基团(乙酰基)以达到检测肼的目的,并且该探针以高选择性和高灵敏度等显著优点成功应用于活体水平对肼的可视化分析。实验结果表明,无论是在复杂的自然环境中还是在动物体内,本研究所发展的生物发光探针BPH是一种具有高创新性和广泛应用价值的检测肼的方法。
对分离自海南植物艾纳香的一株内生真菌Corynespora cassiicola J9进行次生代谢产物研究,通过多种色谱技术从其大米培养基中分离获得了8个化合物,包括1个新的缩酚酸环醚类化合物corynether C(1)和7个已知缩酚酸环醚类似物:corynether B(2)、corynetherlactone A(3)、corynether A(4)、diaryl ether(5)、corynesidone C(6)、corynesidone D(7)和corynesidone A(8)。采用一维和二维核磁共振谱和高分辨电喷雾质谱技术对化合物结构进行了确证。叶片喷洒饲喂法抗稻水象甲活性评价显示,所有供试化合物均无杀象甲活性。
蛇毒是一种具有特殊药理活性的物质,其含有一系列能拮抗整合素的小分子多肽,称之为解离素。解离素可以阻断整合素依赖性血小板聚集、肿瘤生长和肿瘤转移等活性。从江浙短尾蝮蛇毒(Gloydius brevicaudus venom,GBV)中分离纯化出含有精氨酸、甘氨酸和天门冬氨酸即RGD序列(Arg-Gly-Asp)的解离素,并鉴定其理化性质,测定其生物活性。应用Superdex 75凝胶过滤色谱,从江浙短尾蝮蛇粗毒中分离蛋白峰,参照Born方法对分离成分进行活性筛选,活性成分蛋白峰再通过Sephadex G-25凝胶过滤、DEAE Sepharose Fast Flow离子交换色谱和Lichrospher C18反相色谱纯化分离得纯品;SDS-PAGE(Tris-Tricine系统)凝胶电泳及高效液相色谱分析活性成分的纯度;Bradford法测定蛋白浓度;凝胶成像法及质谱法测定其相对分子质量;盘状等电聚焦电泳测定等电点;Rick方法测定蛋白酶活力;自动电位滴定测定磷脂酶A活力;氨基酸测序结果用BLAST程序进行同源性比较;Born方法测定其对血小板聚集的影响。结果显示,粗毒经Superdex 75色谱分离后,获得7个蛋白峰,其中Ⅳ峰有抑制血小板聚集活性,以光密度计算该峰得率约占粗毒的10%;该组分用Sephadex G-25凝胶色谱纯化得主蛋白峰1个,得率约为57.2%;HiPrep DEAE Sepharose FastFlow16/10柱进一步纯化,得到8个蛋白峰,经鉴定第4峰暂定名为:GBV-Ⅳ4,它具有抑制血小板聚集作用,得率约为1.2%;经HPLC和SDS-PAGE证实为单一组分,相对分子质量约为7.442 kDa,等电点为6.3,蛋白酶活力及磷酯酶A2活力均为0。GBV-Ⅳ4对ADP、凝血酶诱导的血小板聚集的IC50分别为0.339和0.577 μg·mL-1。综上,从江浙短尾蝮蛇毒中分离得到一个含有RGD三肽序列的解离素GBV-Ⅳ4,具有抑制血小板聚集的活性。
利用毛细管电泳技术建立咖啡因(caffeine)和人血清白蛋白(HSA)相互作用的分析方法。在生理条件下建立配体-受体相互作用模型(caffeine-HSA),通过前沿分析(frontal-analysis,FA)法、简化Hummel-Dreyer(HD)法、区段-区段动力学(plug-plug kinetic,PPK)法测定两者间的相互作用。运用非线性方程、Scatchard方程、Klotz方程获得caffeine-HSA的相互作用参数,进而分析理论模型适用度。结果表明:FA法、HD法、PPK法均适用于caffeineHSA相互作用体系的分析,其中HD法最优,模型适用度分析得出非线性回归方程为最适理论模型。相互作用参数测试表明,caffeine-HSA相互作用体系之间发生的结合为单一类型的结合位点且结合稳定强度适中。相关工作阐明了caffeine-HSA相互作用的机制,可为典型生物碱的深入研究提供有益参考。
氯化两面针碱(nitidine chloride,NC)为抗肿瘤候选化合物。本研究考察其在大鼠心脏的分布及其机制,为其潜在的心脏毒性提供依据。动物实验获得了浙江大学医学中心动物保护和使用委员会的批准(2015-380-01),符合中国动物福利标准。大鼠单次静脉注射5 mg·kg-1 NC后0.25、0.5和2 h,心脏中NC浓度分别为47.7、71.1和63.2 μg·g-1,与相同时间点血浆中的浓度比分别为576、1 352和1 212。大鼠连续静脉注射5 mg·kg-1 NC 20天,末次给药后2 h,心脏中NC浓度为458.5 μg ·g-1,与血浆中的浓度比为7 336。NC在MDCK-hOCT1、MDCK-hOCT3中的积聚分别为mock细胞的16.1、4.99倍,但在MDCK-hOCTN1、MDCK-hOCTN2、MDCK-hPMAT中的积聚与mock细胞未显示明显差异。此外,OCTs的抑制剂奎尼丁、左旋延胡索乙素、Decynium 22可显著降低NC在原代培养的乳大鼠心肌细胞和成纤维细胞中的积聚。MTT结果显示,NC在心肌细胞和成纤维细胞上的LC50分别为10.9和10.4 μmol·L-1。此外,不同浓度的NC可显著增加原代心肌细胞和成纤维细胞中LDH酶渗漏。上述结果表明,NC在大鼠心脏积聚和蓄积,对原代心肌细胞和成纤维细胞具有一定的毒性;OCT1和OCT3可介导NC的心脏积聚。
本文合成了一种以零"代"聚酰胺-胺(generation 0 polyamidoamine,PAMAM G0)为内核、聚谷氨酸接枝小分子聚乙烯亚胺(polyethylenimine,PEI)为侧链的共聚物(PGLP),并研究了其作为基因载体的性能。应用1H NMR(proton nuclear magnetic resonance spectroscopy)确认结构;采用琼脂糖凝胶电泳考察PGLP对基因的压缩包裹能力和保护能力,动态光散射粒度分析仪测定PGLP/pDNA复合物的粒径及电位;运用细胞毒性检测试剂盒(CellCounting Kit-8,CCK-8)和溶血实验(南昌大学第一附属医院科研伦理委员会批准)考察PGLP的细胞毒性,体外细胞转染实验评估PGLP/pDNA复合物的转染能力。结果表明,PGLP可以有效压缩包裹DNA并保护其免受血清酶的降解;当PGLP/pDNA质量比大于或等于1(w/w ≥ 1)时,复合物平均粒径和电位分别约在105~200 nm和+10~+28 mV之间。毒性实验表明:PGLP及其复合物的细胞毒性均显著低于PEI 25K及其复合物,具有较高的安全性。细胞转染实验表明:PGLP/pDNA复合物在w/w=8时可获得最大转染能力,在有血清和无血清的条件下对多种细胞(HEK 293T、HeLa、BEL 7402和RASMC)的转染效率均显著高于PEI 25K或Lipofectamine 2000在最优转染比的效率。抗血清转染能力分析表明:PGLP/pDNA复合物(w/w=8)在血清中的转染效率与无血清转染效率的比值(转染比)高于PEI 25K/pDNA复合物,具有更强的抗血清转染能力。因此,PGLP是一种有潜力的基因载体。
光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)是利用光和光敏剂高效治疗肿瘤的方法。但多数光敏剂在体内分布的选择性差、难溶于水以及仅能被穿透力较弱的光线激发而限制了疗效。本文利用生物可降解胶束甲氧基聚乙二醇-b-聚D,L-丙交酯[methoxy poly(ethylene glycol)-polylactide copolymer,mPEG-PDLLA]作为药物载体,增加光敏剂的溶解度,便于静脉注射,并通过尺寸效应提高药物在肿瘤部位的分布,同时在此载体中包埋新型强双光子吸收化合物(two-photon absorption compound,LTPA),作为近红外激光的转换器以间接激发光敏剂焦脱镁叶绿酸a(pyropheophorbide a,PPa),旨在增强对生物组织的穿透力,高效杀死肿瘤细胞,实现双光子光动力疗法。结果表明,激光粒度仪测得该胶束的粒径约为55 nm,在电镜下呈形态规则的球形,粒径均一,包埋的双光子化合物和光敏剂可在酸性或中性pH值下从胶束中同步释放,且在808 nm近红外激光照射后,检测到单线态氧生成;在细胞实验中,4T1小鼠乳腺癌细胞在双光子光动力疗法(TP-PDT)的作用下,存活率受到明显抑制,且通过Annexin-V/FITC标记后发现大量细胞被诱导凋亡/坏死;载药胶束在小鼠肿瘤模型上(动物实验符合中国实验动物护理和使用准则,并经西南大学药学院实验动物伦理委员会批准)具有一定的靶向蓄积作用,TP-PDT对肿瘤生长具有较明显的抑制效果。综上,基于胶束为载体的TP-PDT是改进现有光动力疗法弊端的新尝试,在抗肿瘤的应用上具有良好的探索前景。
筛选合适的DNA条形码序列,以建立基于DNA条形码技术的银柴胡及其混伪品鉴定方法。本文收集并提取60份银柴胡及其混伪品的DNA,对4种DNA条形码序列ITS、psbA-trnH、rbcL和matK进行PCR扩增和测序,计算各序列PCR扩增和测序成功率;利用MEGA7.0分析序列特征、计算遗传距离,并构建Neighbour-joining(NJ)系统进化树;利用种间种内变异分析做Barcoding gap图;运用BLAST方法计算各序列鉴定成功率,通过以上指标综合评价不同序列的鉴别能力。结果显示,ITS序列的PCR扩增及测序成功率最高,为95.2%,matK最低,为75%;4种序列的长度范围为211~797 bp,ITS的GC含量在各序列中最高,为54.35%;matK和ITS的鉴定成功率较高,分别为92%和90%;Barcoding gap图显示ITS有明显的间隔区,rbcL、matK和psbA-trnH序列间隔区不明显或种间种内变异有部分重叠;NJ系统进化树显示,ITS可将银柴胡聚为一支,同属混伪品二柱繁缕与银柴胡明显分为不同支,rbcL和matK不能把混伪品二柱繁缕分开。因此,ITS序列可作为银柴胡及其混伪品鉴定的优选条形码序列,为银柴胡的真伪鉴定提供科学依据。
藏药解吉(