药物设计和开发研究半个世纪之前，人们对在细胞水平和分子水平上的生命现象了解甚少，寻找新药的方法多是基于经验和尝试，主要是通过大量化合物的筛选与偶然发现。靠这种方法发现了大批治疗药物。但它的不可预见性和盲目性，人力和物力的巨大消耗，发现新药的成功率越来越低，促使人们发展具有较高预测性的更合理的研究方法。发现新药的途径…随着生命科学的相关学科在上世纪后半期的迅速发展，定量构效关系、合理药物设计、计算机辅助药物设计、组合化学、高通量筛选等新技术、新方法不断涌现，基因技术被应用到新药的研究之中，新药设计学也应运而生。近十年来，新药设计与开发有了突飞猛进的发展，优良的新药不断问世，为世界制药工业带来了勃勃生机。新药设计新技术…药物作用的生物学基础根据药物在分子水平上的作用方式，可把药物分成两种类型，即非特异性结构药物（StructurallyNonspecificDrug）和特异性结构药物（StructurallySpecificDrug）。非特异性结构药物的药理作用与化学结构类型的关系较少，主要受药物的理化性质的影响。如全身麻醉药（气体、低分子量的卤烃、醇、醚、烯烃等），其作用主要受药物的脂水（气）分配系数的影响。特异性结构药物发挥药效的本质是药物小分子与受体生物大分子的有效结合，这包括二者在立体空间上互补；在电荷分布上相匹配，通过各种键力的作用使二者相互结合，进而引起受体生物大分子构象的改变，触发机体微环境产生与药效有关的一系列生物化学反应。一、药物作用的生物靶点1.以受体为靶点现已有几百种作用于受体的新药问世，其中绝大多数是GPCR的激动剂或拮抗剂。例如，治疗高血压的血管紧张素II受体拮抗剂洛沙坦、依普沙坦，中枢镇痛的阿片受体激动剂丁丙诺啡、布托啡诺，a-受体激动剂阿芬他尼等。G-蛋白偶联受体（G-proteincross-linkedreceptor）G蛋白偶联型受体－G蛋白－腺苷酸环化酶信号转导途径示意图G蛋白偶联型受体－G蛋白－腺苷酸环化酶信号转导途径示意图近年来，受体的亚型及新受体不断被发现和克隆表达，有关它们的生化、生理、药理性质也相继被阐明，为新药的设计和研究提供了更准确的靶点和理论基础和降低药物毒副作用作出了很大的贡献。现已知道，肾上腺能受体有a1、a2、bl、b2、b3亚型，多巴胺受体有Dl、D2、D3、D4、D5亚型，阿片受体有m、k、s、d、e亚型等。孤儿受体(orphanreceptor)是近年来提出的一种新概念，是指其编码基因与某一类受体家族成员的编码有同源性，但目前在体内还没有发现其相应的配基。2.以酶为靶点：近年来，酶抑制剂研究比较活跃的领域有：降压药的血管紧张素转化酶（ACE）抑制剂，肾素抑制剂，调血脂药HMG-CoA还原酶抑制剂非甾体抗炎药物中的环氧化酶-2（COX-2）抑制剂，抗肿瘤药物中的芳构化酶抑制剂抗前列腺增生治疗药中的5a-还原酶抑制剂等一氧化氮(NO)作为生物体内的重要信使分子和效应分子，在心血管、神经和免疫系统方面具有重要的生理功能。但过量产生或释放时能介导多种疾病的发生和发展。一氧化氮合成酶(NOS)抑制剂可阻止NO过量生成。NO以及有关的NOS抑制剂的研究已成为近年来生物医学和药学研究的前沿领域之一。3.以离子通道为靶点：4.以核酸为靶点：二、药物作用的体内过程1.动力学时相：2．药效学时相：三、药物一受体相互作用的化学本质1．共价键结合：2．非共价键的相互作用：药物-受体之间形成的这种离子键的结合，是非共价键中最强的一种，是药物受体复合物形成过程中的第一个结合点。其他尚有多种非共价键形式，在药物-受体相互作用过程中起着重要的作用。局部麻醉药分子与受体相互作用模型…四、药物与受体相互作用的立体效应药物开发的基本途径与方法有目的的研究一个新药，首先要确定其治疗用途，药物在体内可能作用的靶点和判定药物活性的药理模型，在这些基础上进行药物化学的研究工作。新药的药物化学研究通常分为两个阶段，一是发现先导化合物，二是对先导化合物进行结构优化。一、先导化合物的发现1、从天然资源得到先导化合物2、以现有的药物作为先导物3、用活性内源性物质作先导化合物4、利用组合化学和高通量筛选得到先导化合物二、先导化合物的优化方法1、采用生物电子等排体进行替换2、前药设计3、软药设计4、定量构效关系研究药物设计和开发研究计算机辅助药物设计简介随着计算机图形学的发展，在20世纪80年代初期出现了计算机辅助分子造型术（Computer-AidedMolecularModeling），该技术一问世，立刻受到了药物化学家的关注。药物化学家把该技术与新药设计的一个分支——合理药物设计（RationalDrugDesign）相结合，迅速发展成现在总称为计算机辅助药物设计（Computer-Aid