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同学们 大家好
我是孙平华老师
这节课
由我来为大家讲讲如何来学习
计算机辅助药物设计这门课程
通过前面课程的学习
相信同学们
都对CADD的情况有所了解
我想同学们肯定会问
这么前沿的技术
学起来是不是很难
到底要怎么学呢
下面我就来讲讲
如何来学习CADD这门课程
如今
大数据时代的海量信息
使药物研究的可用信息
呈爆炸式增长
那么掌握和获取信息的方法和途径
对于药物研究至关重要
同学们几乎每人都有个人电脑
和移动终端
我们可以充分利用网络资源
获取药物研究的有价值信息
提高自主获取知识的能力
如在化学信息方面
了解化学信息的组织
管理
检索和使用
与药物研究相关的
主要分子结构的描述方法
如图形
分子式
指纹图谱等等
分子结构的存储格式
包括 sdf
mol
mol2
cdx
smiles 等
分子性质的计算方法
分子量
脂水分布系数等参数
及软件等相关知识
这些信息最主要的组织和管理方式就是数据库
例如
Chembl 数据库
收录了针对一万多个靶点的200多万个化合物
包含135 万条生物活性信息
Pubchem 数据库
收录了约五千万条化合物结构等信息
同时
同学们还应学会
使用化学专业软件
像Chemoffice等等
来提高综合运用化学信息的能力
生物信息学
是随着基因组
科学的发展诞生的新兴学科
在学习过程中
我们应着重注意该领域
与药物研究相关的内容
比如
蛋白质晶体结构数据库简称PDB
是基于结构的药物设计的基础
同学们应学会检索数据库
有效提取 Pdb 数据库中的信息
比如蛋白质的序列信息
蛋白质的结构信息
小分子与受体之间的相互作用信息等等
并结合分子对接所需
学会使用 Pymol
Sybyl等分子显示软件
学习使用这些软件多角度观察蛋白质结构
更直观地
感受蛋白质的
三维结构
及活性位点
如果没有蛋白质的晶体结构
怎么办
我们就需要同源模建
像著名的网站
NCBI
它就提供各种
序列比对的 blast 方法
那么通过上述信息化资源的系统整理
可为同学们奠定
CADD方法学的数据信息基础
此外
由于CADD是一门工具性课程
内容繁杂
方法众多
而综合使用多种 CADD 方法
才能真正
辅助药物的研发
针对入门困难的问题
同学们先了解CADD相关数理基础
再分专题练习
掌握CADD各种方法应用
相关数理知识
如QSAR研究中的回归分析
主成分分析
偏最小二乘法
支持向量机等和分子对接
药效团中的遗传算法
这些是我们同学的薄弱环节
对于这些计算机领域的概念
其实并不需要同学们深入理解各种方法
但是
需要了解
相关的基本概念
它们一般
都会嵌合于
各种软件或网络服务器中
同学们简单了解
基本概念
便可学会使用
所以同学们要做的
就是明白化学
药学与这些算法之间的联系
如遗传算法与分子构象
搜索如何结合起来
虚拟筛选
与活性数值预测
如何与数学模型中的分类
和回归结合起来
像这部分内容
确实比较抽象难懂
同学们需将课堂
与课后自学相结合
充分利用
专业学术论坛
和科学网博客
了解基本概念
理解分子
或药物
与这些算法之间的联系
从而实现算法初步了解
在学生们掌握了相关方法的原理
和技术之后
为能更深入地理解
这些方法在新药研究中如何使用
达到学以致用的教学目标
一定要进行实操重现
也就是经典案例重现
此案例学习法是以同学们为主体
通过提出问题
精读文献
互动讨论
归纳总结
让学生全程参与其中
在案例的选择上
我们一般可以挑选
新药发展史上
具有代表性的药物研究
如喹诺酮类药物
环丙沙星的研发等
为跟进学科前沿和研究热点
同学们可以关注
专业公众号
如药渡
X-mol 等
去了解
近期精彩的药物研究故事
若有感兴趣的研究
则应精读相关文献
充分理解
这些方法
在药物研发过程中的应用
最后
鉴于我们暨大药学院
这十几年的
CADD教学实践经验
我们发现除了重现案例之外
还应该开设
对接CADD的开放实验
将学到的CADD技能
融入到同学们自身的科研项目中
更有利于
培养同学们的科研热情
激发同学们的探索精神
根据药物设计的主流方法
结合本院教师的研究方向
设置以解决问题为导向的开放课题
结合设置的
我们学院药学综合大实验
大学生创新创业训练课题等
配套实践项目平台
让学生根据兴趣和研究方法自行组队
自行挑选开放的课外科研课题
针对不同课题
我们可邀请相关师生
建立不同的学习小组
从而利用本课程
介绍的网络资源查询信息
了解课题
利用本课程的多种方法实施项目
解决问题
在实践中
提高分析问题
和解决问题的能力
在解决问题的过程中
学会获取信息的能力
掌握基本理论和基础知识
这种方法
能充分调动同学们的积极性和自主性
从而激发学生的科研热情
并能培养学生基本的科研素养和团队精神
后期可通过实验验证
使学生从分子水平
细胞水平
到动物水平的
这个多层次来理解药物作用机制
由此可见
CADD并不是高高在上的
它完全可以成为同学们
跨入药物研发大门的
一个契机
在信息化程度空前的今天
作为一门新兴的工具型学科
CADD课程信息量非常大
一开始入门确实比较困难
但同学们不应害怕
我们完全可以采用
边总结
边学习
边应用
边更新的策略
只要多听
多看
多想
多问
多练
CADD是完全可以为我们同学所掌握的
如同我们暨大药学院的学生
有许多同学
通过学习后
都成功将CADD
应用到自身的
实践项目上
并取得了不菲的成果
谢谢大家
-1.1 CADD-Where am I coming from？
--1.1 CADD-Where am I coming from？
-1.2 CADD-My Value
-1.3 CADD-Application of CADD in the School of Pharmacy
--1.3 CADD-Application of CADD in the School of Pharmacy
-1.4 CADD-Friendship with undergraduates
--1.4 CADD-Friendship with undergraduates
-Unit test 1
-2.1 The mystery of drug structure
--2.1 The mystery of drug structure
-2.2 Drug activity decryption-receptors and ligands
--2.2 Drug activity decryption-receptors and ligands
-2.3 The magical journey of drug discovery
--2.3 The magical journey of drug discovery
-Unit test 2
-3.1 Brief introduction of CADD's main methods
--3.1 Brief introduction of CADD's main methods
-3.2 QSAR
--3.2.1 The quantitative structure-activity relationship theory
--3.2.2 The quantitative structure-activity relationship methodology（1）
--3.2.3 The quantitative structure-activity relationship methodology（2）
--3.2.4 The quantitative structure-activity relationship methodology（3）
--3.2.5 The operation of quantitative structure-activity relationship （1）
--3.2.6 The operation of quantitative structure-activity relationship （2）
--3.2.7 The operation of quantitative structure-activity relationship （3）
-3.3 Molecular docking
--3.3.1 The molecular docking theory
--3.3.2 The molecular docking methodology
--3.3.3 The operation of molecular docking（1）
--3.3.4 The operation of molecular docking（2）
--3.3.5 The operation of molecular docking（3）
-3.4 Pharmacophore
--3.4.1 The pharmacophore theory
--3.4.2 The pharmacophore methodology
--3.4.3 The operation of pharmacophore（1）
--3.4.4 The operation of pharmacophore（2）
--3.4.5 The operation of pharmacophore（3）
--3.4.6 The operation of pharmacophore（4）
-3.5 Homology modeling
--3.5.1 The homology modeling theory
--3.5.2 The homology modeling methodology（1）
--3.5.3 The homology modeling methodology（2）
--3.5.4 The operation of homology modeling（1）
--3.5.5 The operation of homology modeling（2）
--3.5.6 The operation of homology modeling（3）
--3.5.7 The operation of homology modeling（4）
--3.5.8 The operation of homology modeling（5）
-Unit test 3
-4.1 Comprehensive case I
--4.1.1 Comprehensive case I-Homology modeling
--4.1.2 Comprehensive case I-Operation
-4.2 Comprehensive case II
--4.2.1 Comprehensive case II –QSAR
--4.2.2 Comprehensive case II -Operation
-4.3 Comprehensive case III
--4.3.1 Comprehensive case III -3D-QSAR and molecular docking
--4.3.2 Comprehensive case III -Operation（1）
--4.3.3 Comprehensive case III -Operation（2）
-4.4 Comprehensive case IV
--4.4.1 Comprehensive case IV -Pharmacophore
--4.4.2 Comprehensive case IV-Parameter explanation
--4.4.3 Comprehensive case IV -Operation
--4.4.4 Comprehensive case IV -Analysis and interpretation
-Unit test 4
