根據過去數十年來新藥開發的經驗,藥物的ADME/T問題是許多藥物最後未能成功通過美國FDA的核准上市的主要原因。目前對於藥物的ADME/T性質的預測,主要是利用多變數線性迴歸的方式,期以被動擴散運輸的原理做QSAR的分析。然而這樣的預測方式只能適用在當該藥物分子並非代謝酵素蛋白及負責主動運輸的細胞膜運輸蛋白的受質(substrate)或抑制劑(inhibitor)的情況。對於代謝酵素蛋白,如cytochrome P450,已經逐漸有一些瞭解,因此研究藥物分子與主動運輸蛋白的動態交互作用,以及其通過運輸蛋白的主要途徑,在瞭解這些藥物在體內的作用機制上,便成為非常重要的課題,並有助於預測未知藥物分子的ADME/T性質。

在人體這樣的主動運輸蛋白以P-glycoprotein最為代表。然而,目前由於細胞膜蛋白的表現不易,結晶條件不易找到,因此至今尚沒有實驗方法所決定出的高解析度結構。

本實驗室目前運用生物資訊的方法,利用同源性及序列相似性找出適當的結構摹本,建立起合理的分子結構,再將這樣的結構置於細胞膜的原子模型中,以分子動力學來探索P-glycoprotein在細胞膜中的動力性質以及藥物分子的運輸途徑。

 

本實驗室亦從事抗癌藥物的新藥開發,目前的主要標的是針對調控ras轉錄後修飾的farnesyltransferase設計新的抑制劑。我們主要是利用所謂的虛擬篩選(virtual screening)的方式,藉由X-ray所解出來的farnesyltransferase的結構,針對其活化部位,找出化學資料庫中最適合的分子。

我們也以計算方法探討毒性與細胞膜的交互作用,包括運用原子力顯微鏡的分子模擬作非平衡系統的研究。最近也在探討有些毒性的辨識癌細胞作選擇性攻擊的分子機制。

此外,本實驗室亦從事離子通道的開關及活化的分子機制探討,還有離子通道的選擇性透通原理。我們也運用布朗運動分子模擬的方式,探討一些細胞膜蛋白與細胞膜結合的反應速率等化學動力性質。

本實驗室這些研究屬於跨領域,有來自不同背景(包括物理、化學、生化、藥學、資訊工程、統計、應用數學等)的學生與助理參與。