計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)平臺(tái)
計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)（computer aided drug design）是以計(jì)算機(jī)化學(xué)為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)的模擬、計(jì)算和預(yù)算藥物與受體生物大分子之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)和優(yōu)化先導(dǎo)化合物的方法。計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)大致包括活性位點(diǎn)分析法、數(shù)據(jù)庫搜尋、全新藥物設(shè)計(jì)。本中心于2011年依托于“圖書館式”虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)了計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)平臺(tái)，用于科研和教學(xué)。該平臺(tái)包括數(shù)據(jù)庫類單元平臺(tái)、智能計(jì)算類單元平臺(tái)、反應(yīng)與合成設(shè)計(jì)單元平臺(tái)、化學(xué)信息自動(dòng)搜索引擎單元平臺(tái)。
計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)平臺(tái)圖示
（1）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
該系統(tǒng)設(shè)有4個(gè)功能模塊，分別為數(shù)據(jù)庫類單元平臺(tái)、智能計(jì)算類單元平臺(tái)、反應(yīng)與合成設(shè)計(jì)單元平臺(tái)、化學(xué)信息自動(dòng)搜索引擎單元平臺(tái)，共有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目14個(gè)，其中，必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4個(gè)，選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目10個(gè)。
功能模塊 | 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 |
數(shù)據(jù)庫類單元平臺(tái) | 小檗堿活性成分信息查詢（必做） 黃芩素活性成分信息查詢 人參皂苷Rg1活性成分信息查詢 大黃素活性成分信息查詢 厚樸酚活性成分信息查詢 |
智能計(jì)算類單元平臺(tái) | 黃酮類化合物結(jié)構(gòu)解析（必做） 生物堿類化合物結(jié)構(gòu)解析 蒽醌類代表化合物結(jié)構(gòu)解析 皂苷類代表化合物結(jié)構(gòu)解析 香豆素類化合物結(jié)構(gòu)解析 甾體類代表化合物結(jié)構(gòu)解析 |
反應(yīng)與合成設(shè)計(jì)單元平臺(tái) | 基于SYBYL-X 2.0藥物設(shè)計(jì)模塊完成經(jīng)典藥物青蒿素的構(gòu)效關(guān)系研究（必做） 基于AMBER12.0模塊完成經(jīng)典藥物青蒿素與靶點(diǎn)之間結(jié)合形態(tài)的認(rèn)識(shí)（必做） |
化學(xué)信息自動(dòng)搜索引擎單元平臺(tái) | 利用ChemSearch軟件搜索互聯(lián)網(wǎng)上抗腫瘤藥物集群信息 |
（2）功能
①數(shù)據(jù)庫類單元平臺(tái)
以常見天然產(chǎn)物活性成分為例，讓學(xué)生在該平臺(tái)單元進(jìn)行成分信息查詢，包含結(jié)構(gòu)式、各種化學(xué)名、商品名、別名、外觀性質(zhì)、供貨商、價(jià)格、疏水常數(shù)、質(zhì)子NMR波譜信息等十八種數(shù)據(jù)項(xiàng)，讓學(xué)生熟悉軟件的使用，特別是學(xué)習(xí)NewCom3D軟件使用，可作三維結(jié)構(gòu)、子結(jié)構(gòu)、藥效團(tuán)和柔性構(gòu)象檢索，從而。
提高藥物設(shè)計(jì)能力。
②智能計(jì)算類單元平臺(tái)
給予學(xué)生未知化合物，利用該平臺(tái)包含的疏水常數(shù)計(jì)算軟件、碳-13核磁共振譜圖模擬系統(tǒng)、質(zhì)子(H)核磁共振譜圖模擬系統(tǒng)、紅外/拉曼(IR/Raman)光譜模擬系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)自動(dòng)命名系統(tǒng)、化合物致癌毒性預(yù)測(cè)系統(tǒng)等進(jìn)行未知化合物模擬結(jié)構(gòu)解析，提高學(xué)生對(duì)化合物的解析能力。與此同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)處理分析這些海量的數(shù)據(jù)，并要求熟練掌握常用繪圖分析軟件如Origin 8.0、Sigmaplot 12.0 等軟件的使用，提高他們對(duì)數(shù)據(jù)的分析判斷的能力，有助于他們?cè)谌粘９ぷ髦袑W(xué)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和繪圖。
③反應(yīng)與合成設(shè)計(jì)單元平臺(tái)
利用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)平臺(tái)的SYBYL-X 2.0藥物設(shè)計(jì)模塊完成經(jīng)典藥物的構(gòu)效關(guān)系研究，讓學(xué)生掌握藥物構(gòu)效關(guān)系研究的基本方法和思路，深刻領(lǐng)悟并能處理分析生物分子結(jié)構(gòu)等特征。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)平臺(tái)的AMBER12.0模塊完成經(jīng)典藥物與靶點(diǎn)之間結(jié)合形態(tài)的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生真實(shí)地體會(huì)到藥物分子是如何與受體上的靶點(diǎn)發(fā)生相互作用、如何引起受體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變產(chǎn)生藥效，并讓學(xué)生熟練掌握數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用等，提高其新藥研發(fā)能力。
④化學(xué)信息自動(dòng)搜索引擎單元平臺(tái)
以抗腫瘤藥物信息收集為例，讓學(xué)生熟練使用該平臺(tái)單元的ChemSearch軟件搜索因特網(wǎng)上所需有價(jià)值專業(yè)信息，并對(duì)收集信息進(jìn)行快速歸類處理，提高研發(fā)效率和實(shí)際工作能力。
（3）成效
目前計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)已經(jīng)成為藥物設(shè)計(jì)中的常規(guī)方法之一，廣泛應(yīng)用于創(chuàng)新藥物先導(dǎo)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化，并取得突破性進(jìn)展。開展計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)藥學(xué)專業(yè)人才、提高科研水平具有一定的意義。軟件應(yīng)用于我校中藥學(xué)、制藥工程、藥物制劑專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，每年教學(xué)服務(wù)人數(shù)達(dá)500余人，實(shí)驗(yàn)室開放服務(wù)人數(shù)超過800人次。