化学生物学：异军突起

中科院上海有机所姚祝军、席真撰写的《化学生物学进展》一文介绍，化学生物学是备受关注的新兴科学领域，被视作推动未来生物医药发展的关键技术。



化学生物学与遗传学方法相比，具有快速可逆、可调、灵活和可进行活体动物测试等优点，在发现新基因功能和阐述基因调控通路方面取得了较大进展，解决了许多遗传学方法不能解决的问题，与基因组和功能基因组研究方法形成了较好的互补和交叉融合。如美国科学家成功利用有机小分子诱导成人和胚胎干细胞转化为成骨细胞、神经元细胞和心肌细胞，为干细胞的应用开辟了新的技术方法。



化学生物学对创新药物研究产生了深刻影响，将改变现有的药物研究与开发模式。化学生物学在药物作用新靶标和药物先导化合物发现方面的研究也引起国际制药公司的高度重视，随着现代生命科学和生物技术的发展，逐渐形成了一种崭新的药物研究模式——从基因组到药物。这就是首先通过功能基因组研究，从细胞和分子层次弄清疾病发生的机制与防治的机理，发现并确证药物作用的靶标，然后有的放矢地寻找药物。



与经典的基因组技术相比，化学生物学在药物新靶标的发现与确证方面效率高、周期短、花费少。更重要的是，化学生物学研究可以与新药发现与开发同时进行，即在获得基因的药理学功能的同时，也获得了调控基因功能的活性化合物，一举两得。



姚祝军、席真在文章中列举了许多我国在这一领域最近时间内发展的成功案例：



如中科院上海有机所与中科院生物物理研究所合作，在冠状病毒的广谱抑制剂研究方面取得重要进展，在细胞模型上可以抑制由人感冒病毒、猫腹脑炎病毒和小鼠肝炎病毒造成的感染，说明这些冠状病毒的广谱抑制剂有可能被用来治疗这些感染性疾病。



中科院上海药物研究所丁健等，对全新结构的二萜醌类化合物沙尔威辛的作用机理作了深入的研究，在国际上首次提供了直接证据，表明转录因子c—Jun在下调rndr-1基因表达和诱导凋亡过程中起着关键作用；该所还利用在国产超级计算机上开发分子动力学并行算法，在膜蛋白分子动力学模拟、配体对信号通路调控的分子动力学模拟和实验研究方面，取得具有国际先进水平的工作。



上海生命科学院计算化学、植物化学和分子生物学科研人员合作，以天然产物为探针，发展了抗幽门螺旋杆菌药物的候选靶标，并测定了天然产物与靶标蛋白复合物的晶体结构。



湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室与湘雅医学院合作，在基于核酸探针的分子医学研究方面，发现PKCz为一个新的抑制癌细胞扩散的药物靶标，发现表皮生长因子和趋化因子所诱导的两类不同的趋化运动信号传导皆需要PKCz，由此认为PKCz是理想的抑癌基因靶点。该工作发表后，被Breast  Cancer  Net评论，并被用于指导药物筛选。



中科院化学所马会民研究了一种对二聚体蛋白质N-末端可进行专属性光学标记与分析的通用方法，发展了荧光光谱法在蛋白质解折叠研究中的应用。



以上均表明我国已有一批化学和生命科学的研究人员开始实质性的交叉合作，并在某些方向上取得了一些成果，极大地促进了化学生物学的发展。



当代化学科学发展之迅猛让人始料未及，这使展现2007年化学发展的全部成为一件让化学家们十分为难的事情。但美国《化学与工程》杂志还是在努力盘点2007年的化学进展，这样的盘点也许难以尽如人意，但有一点是可以肯定的，那就是化学学科在当代科学发展中无所不在的独特地位。他们认为，2007年，在所有化学分支领域中，结构分析方面是最多产的。突出的进展包括首次得到最难以分析的GPCR(G蛋白偶联受体）的结构，以及相关的获得细胞内最大生物分子复合体结构的新技术。此外，2007年化学界取得的进展还包括神经化学、分子生物学以及有机合成、纳米技术、分子成像、环境化学等方面的新发现。 (责任编辑：泉水)

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