药物设计学

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药物设计学

内容介绍


《药物设计学》全书共四篇:导论篇、基础篇、方法篇、应用篇。

●导论篇(第1章)总体介绍药物、药物发现、药物设计等基本概念,以及药物设计的发展历程、主要特性;

基础篇(第2~5章)主要介绍药物设计学的分子基础、理论基础、信息学基础以及传统药物设计知识;

●方法篇(第6~9章)主要介绍药物靶标识别和预测方法、计算机辅助先导化合物发现方法、计算机辅助先导化合物优化方法、临床前研究中的药代动力学性质与毒性预测方法;

应用篇(第10章)则为读者选取了几个成功的药物设计实例。


      本书从基本概念入手,兼顾基础知识、基本技能和应用实例,整体内容深入浅出,写作语言浅显易懂,章节体系与其它同名教材有较大不同,在传统药物设计的基础上,重点突出计算机辅助药物设计。


作者简介

唐赟



华东理工大学药学院

教授、博士生导师

上海市新药设计重点实验室



●长期从事本科教学工作,主讲药学本科核心课程“药物设计学”,该课程2007年入选华东理工大学精品课程,2010年入选上海市重点课程。主讲研究生课程“计算机辅助药物设计”。


●近30年来一直从事计算机辅助药物设计研究,承担着国家自然科学基金、国家重点研发专项、863计划、新药创制科技重大专项等科研项目10余项,已在J. Med. Chem., Bioinformatics, Briefings in Bioinformatics, PLoS Comput. Biol., J. Chem. Inf. Model.等国内外期刊发表SCI收录论文近200篇,申请中国发明专利10项(其中授权4项),获得计算机软件著作权4项。


●2005年入选上海市首批“浦江人才计划”,2008年入选教育部“新世纪人才支持计划”。兼任上海市学位委员会学科评议组成员(药学学科),上海市药学会药物化学委员会委员,中国化学会计算机化学委员会委员,中国毒理学会计算毒理委员会委员,上海市新药设计重点实验室学术委员会委员。


●《华东理工大学学报(自然科学版)》编委,美国化学会期刊J. Chem. Inf. Model.顾问编委。主译学术专著《药物分子设计-从入门到精通》(当代化学译丛,华东理工大学出版社,2012年3月出版),参译学术专著《实用药物化学》(科学出版社,2012年4月出版)、《创新药物发现 - 实践、过程和展望》(华东理工大学出版社,2016年5月出版)。



编辑推荐

这部书稿内容新颖,语言浅显易懂,从基础到方法到应用都有涉及,不但包括常见的先导化合物发现与优化方法,而且包括新发展的潜在靶标预测、临床前药代动力学性质与毒性预测等方法,比较系统、全面地反应了药物设计学的主要内容。且案例丰富。尤其是有些章节,比如信息学基础、靶标预测、基于结构的先导化合物优化、骨架跃迁、药代动力学性质与毒性预测等,都是他精心撰写的,并提供有大量最新文献,这些内容可以说是首次进入国内同类教材。相信本教材的出版,将丰富药物设计学的学科内涵,让同学们从教材中接触到科学文献中的前沿领域,对推动我国药物设计学的人才培养和新药创制事业一定会有重要作用。


书籍目录



前言
绪论
0.1 药物设计学的形成与发展
0.2 学习药物设计学的意义
0.3 本书内容简介
思考题
参考文献
第一篇 导论篇
第一章 药物设计概述
1.1 什么是药物?
1.1.1 药物的基本概念
1.1.2 药物的主要属性
1.1.3 药物的主要来源
1.1.4 药物发现的历史回顾
1.2 什么是药物设计?
1.2.1 药物设计的基本概念
1.2.2 药物设计的主要特性
1.2.3 药物设计的起源
1.2.4 药物设计的发展历程
1.3 一个经典的药物设计实例
1.3.1 靶标确定
1.3.2 先导化合物发现
1.3.3 靶标结构模型设想
1.3.4 先导化合物结构优化^([34])
1.3.5 卡托普利诞生的意义
1.4 药物设计所需的知识、技能和条件
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第二篇 基础篇
第2章 药物设计的分子基础
2.1 概述
2.2 药物分子结构特征
2.2.1 手性
2.2.2 类药性
2.2.3 药物分子结构解析
2.2.4 配体效率
2.3 靶标分子结构特征
2.3.1 蛋白质
2.3.2 糖
2.3.3 核酸
2.4 药物-靶标相互作用原理
2.4.1 药物作用的分子药理学基础
2.4.2 药物-靶标相互作用模式
2.4.3 药物-靶标相互作用类型
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第3章 药物设计的理论基础
3.1 概述
3.2 分子模拟基本知识
3.2.1 几个常用名称
3.2.2 分子文件格式
3.3 量子力学
3.3.1 量子力学的起源
3.3.2 量子力学基本理论
3.3.3 量子力学计算方法
3.3.4 量子化学在药物研究中的应用
3.4 分子力学
3.4.1 分子力学力场
3.4.2 常用的分子力场
3.4.3 分子力学与量子力学比较
3.5 分子动力学
3.5.1 分子动力学基本原理
3.5.2 常用分子动力学方法
3.5.3 分子动力学模拟的应用
3.6 结合自由能计算
3.6.1 自由能微扰和热力学积分方法
3.6.2 基于经验方程的结合自由能计算方法
3.6.3 基于分子动力学采样的自由能预测方法
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第4章 药物设计的信息学基础
4.1 概述
4.2 信息学基础知识
4.2.1 数据库基础
4.2.2 统计学基础
4.3 信息处理的基本方法
4.3.1 信息处理的一般流程
4.3.2 学习策略
4.3.3 统计分析方法
4.3.4 机器学习方法
4.3.5 神经网络与深度学习
4.3.6 模型评价
4.3.7 模型构建工具
4.4 化学信息处理
4.4.1 化学分子结构表达
4.4.2 分子结构的数学描述
4.4.3 分子相似性计算
4.4.4 预测模型构建
4.4.5 虚拟化合物库设计
4.5 生物信息处理
4.5.1 序列分析
4.5.2 蛋白质结构预测
4.5.3 同源模建
4.5.4 序列比对和结构预测的在线资源和工具
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第5章 传统药物设计方法
5.1 概述
5.2 先导化合物的发现
5.2.1 基于天然产物活性成分发现先导化合物
5.2.2 基于内源性生物活性物质发现先导化合物
5.2.3 基于药物的副作用发现先导化合物
5.2.4 基于药物的代谢作用发现先导化合物
5.2.5 化合物库筛选发现先导化合物
5.2.6 其它途径
5.3 先导化合物优化原则
5.4 生物电子等排原理
5.4.1 “生物电子等排体”的由来
5.4.2 生物电子等排体的类型
5.4.3 生物电子等排原理的应用
5.5 前药原理
5.5.1 前药的定义及基本特征
5.5.2 前药设计时需要考虑的问题
5.5.3 前药原理的应用
5.6 拼合原理
5.7 其它先导化合物优化方法
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第三篇 方法篇
第6章 药物靶标识别与预测
6.1 概述
6.2 靶标识别与确证
6.3 网络药理学与靶标预测
6.4 基于结构的靶标预测
6.4.1 反向分子对接
6.4.2 反向药效团匹配
6.5 基于配体的靶标预测
6.5.1 相似性搜索
6.5.2 机器学习
6.6 基于网络的靶标预测
6.6.1 基于网络推理方法
6.6.2 药物子结构驱动的网络推理算法
6.6.3 基于随机游走方法
6.6.4 基于基因表达谱方法
6.7 靶标预测方法的应用
6.7.1 药物重定位
6.7.2 活性化合物的潜在靶标预测
6.8 靶标预测的在线资源和工具
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第7章 计算机辅助先导化合物发现
7.1 合理药物设计概述
7.2 分子对接
7.2.1 分子对接基本概念
7.2.2 分子对接的一般流程
7.2.3 配体构象搜索方法
7.2.4 受体柔性处理方法
7.2.5 打分函数
7.2.6 分子对接工具
7.2.7 分子对接的应用
7.3 药效团模建
7.3.1 药效团基本概念
7.3.2 药效团特征
7.3.3 药效团模型的构建
7.3.4 药效团模型的应用
7.4 虚拟筛选
7.4.1 虚拟筛选概念
7.4.2 基于结构的虚拟筛选
7.4.3 基于配体的虚拟筛选
7.4.4 虚拟筛选的应用
7.5 全新药物设计
7.5.1 全新设计的基本概念
7.5.2 全新设计的一般流程
7.5.3 全新药物设计的应用
7.6 应用实例
7.6.1 研究背景
7.6.2 基于结构虚拟筛选发现ERβ选择性配体^([52])
7.6.3 基于活性化合物的相似性搜索^([53])
7.6.4 ER配体药效团模型构建^([54])
7.6.5 采用组合虚拟筛选策略发现新型选择性ERβ配体^([55])
7.6.6 研究小结
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第8章 计算机辅助先导化合物优化
8.1 概述
8.2 经典QSAR方法
8.2.1 QSAR基本概念
8.2.2 QSAR发展简史
8.2.3 QSAR的三个支柱
8.2.4 QSAR模型构建步骤
8.2.5 QSAR建模的注意事项
8.2.6 QSAR应用
8.2.7 相关软件和网络资源
8.3 3D-QSAR方法
8.3.1 CoMFA方法
8.3.2 CoMSIA方法
8.3.3 基于靶标结构的3D-QSAR方法
8.3.4 3D-QSAR应用实例
8.4 基于结构的先导化合物优化
8.4.1 分子模拟技术的应用
8.4.2 基团变换策略
8.4.3 合环开环策略
8.4.4 邻位修饰策略
8.4.5 肽键变换策略
8.5 骨架跃迁
8.5.1 骨架的定义
8.5.2 骨架跃迁的起源和发展
8.5.3 骨架相似性的量度
8.5.4 骨架跃迁的方法分类
8.5.5 骨架跃迁的应用
8.6 基于性质的先导化合物优化
8.6.1 分子骨架库构建
8.6.2 骨架指纹的定义
8.6.3 骨架跃迁的程序实现
8.6.4 ADMET性质优化案例
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第9章 药代动力学性质与毒性预测
9.1 概述
9.2 药物的体内过程
9.3 ADMET预测的一般流程
9.4 药物理化性质预测
9.4.1 脂溶性
9.4.2 水溶性
9.4.3 pK_a值
9.5 药代动力学性质预测
9.5.1 吸收
9.5.2 分布
9.5.3 代谢
9.6 药物毒性预测
9.6.1 药物毒理学简介
9.6.2 计算毒理学的出现和发展
9.6.3 毒性预测模型
9.6.4 警示子结构识别
9.7 相关软件和网络资源
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
第四篇 应用篇
第10章 药物设计应用实例
10.1 概述
10.1.1 基于配体药物设计的成功实例
10.1.2 基于结构药物设计的成功实例
10.2 靶向神经氨酸酶的抗流感病毒药物设计
10.2.1 酶抑制剂设计概述
10.2.2 流感与神经氨酸酶
10.2.3 扎那米韦的设计
10.2.4 奥司他韦的设计
10.2.5 案例启示
10.3 靶向μ阿片受体的新型镇痛药物设计
10.3.1 GPCR配体设计
10.3.2 镇痛药与阿片受体
10.3.3 新型镇痛药的设计过程^([34])
10.3.4 案例启示
10.4 靶向MDM2-p53相互作用界面的抗肿瘤药物设计
10.4.1 蛋白-蛋白相互作用
10.4.2 肿瘤与MDM2-p53相互作用^([38])
10.4.3 MDM2抑制剂的发现历程
10.4.4 案例启示
10.5 靶向雄激素受体-DNA相互作用界面的抗肿瘤药物设计
10.5.1 蛋白质-DNA相互作用
10.5.2 雄激素受体与前列腺癌
10.5.3 虚拟筛选获得苗头化合物^([47])
10.5.4 CADD辅助先导化合物优化
10.5.5 案例启示
本章小结
思考题
参考文献
拓展阅读
中文索引
英文索引



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