中國(guó)香港留學(xué)中介-香港城市大學(xué)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新篩選技術(shù)平臺(tái)，大腦疾病藥物研發(fā)跨進(jìn)一大步

本文標(biāo)題：中國(guó)香港留學(xué)中介-香港城市大學(xué)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新篩選技術(shù)平臺(tái)，大腦疾病藥物研發(fā)跨進(jìn)一大步，如今留學(xué)的人越來(lái)越多，不論高中生、大學(xué)生還是讀研的學(xué)生，都想早日去留學(xué)接受好的教育，很多同學(xué)對(duì)香港城市大學(xué),中國(guó)香港留學(xué),中國(guó)香港留學(xué)網(wǎng)的相關(guān)問(wèn)題有所疑問(wèn)，下面澳際小編整理了《中國(guó)香港留學(xué)中介-香港城市大學(xué)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新篩選技術(shù)平臺(tái)，大腦疾病藥物研發(fā)跨進(jìn)一大步》，歡迎閱讀，如有疑問(wèn)歡迎聯(lián)系我們的在線老師，進(jìn)行一對(duì)一答疑。

　　由于這些疾病病情特殊、復(fù)雜，藥物研發(fā)的過(guò)程又十分漫長(zhǎng)，許多最初被視為具有藥用潛力的化合物最終實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化的失敗率都很高*。

　　因此，研發(fā)治療這些嚴(yán)重疾病的新藥非常困難。

　　近日，由香港城市大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱城大）生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系和生物醫(yī)學(xué)系聯(lián)同哈佛醫(yī)學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的一項(xiàng)研究，能夠在眾多化合物中快速篩選出具較高臨床藥用潛力的合化物，以便進(jìn)行下一步研發(fā)，從而有望縮減研發(fā)新藥的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。

　　澳際教育澳際介紹這項(xiàng)研究最近在科學(xué)期刊《自然通訊》（Nature Communications）發(fā)表，題為“以高通量大腦活動(dòng)圖譜和機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)神經(jīng)藥理研究（High-throughput Brain Activity Mapping and Machine Learning as a Foundation for Systems Neuropharmacology）”。

　　該項(xiàng)研究由城大生物醫(yī)學(xué)工程系史鵬教授領(lǐng)導(dǎo)，旨在提供一個(gè)創(chuàng)新的篩選技術(shù)平臺(tái)，用以預(yù)測(cè)化合物是否有潛力成為治療大腦疾病的新藥。

　　該平臺(tái)能協(xié)助藥物研發(fā)者找出更具療效潛力、更有可能從基礎(chǔ)生物化學(xué)研究轉(zhuǎn)化為臨床治療藥品的化合物，從而優(yōu)化藥物研發(fā)的流程和資源分配。

　　更重要的是，這個(gè)平臺(tái)有助加快發(fā)現(xiàn)新藥的過(guò)程，并極大的減省研發(fā)成本。

　　史教授解釋說(shuō)：“即使藥物研發(fā)的臨床轉(zhuǎn)化成功率僅僅提高1%，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者而言，都會(huì)帶來(lái)重大的改變?！?/P>

　　01、創(chuàng)新操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效全腦活動(dòng)掃描和成像

　　與許多其他藥理研究一樣，這項(xiàng)研究采用斑馬魚(yú)這種小型脊椎動(dòng)物作為研究模型，在全腦范圍內(nèi)掃描和追蹤它們神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)，以表征其大腦或中樞神經(jīng)系統(tǒng)的哪些部份對(duì)藥物出現(xiàn)反應(yīng)、如何反應(yīng)。

　　這個(gè)藥物篩選系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于利用各種工程手段，使得全腦活動(dòng)掃描的流程和操作得以極大簡(jiǎn)化，從而能夠進(jìn)行大規(guī)模的針對(duì)活體動(dòng)物的篩選實(shí)驗(yàn)。

　　該研究采用全新的綜合活體篩選系統(tǒng)，利用機(jī)器人自動(dòng)化和微流控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)20秒內(nèi)自動(dòng)捕獲并固定一條未經(jīng)麻醉的斑馬魚(yú)，并將之調(diào)整到合適的角度，以便進(jìn)行腦部活動(dòng)的掃描和成像。

　　借助該項(xiàng)技術(shù)，研究人員能夠快速對(duì)成百上千條斑馬魚(yú)進(jìn)行全腦活動(dòng)的掃描，從而高效收集大量的大腦活動(dòng)圖譜數(shù)據(jù)。如果用傳統(tǒng)人工操作完成類似實(shí)驗(yàn)，處理和固定一條斑馬魚(yú)可能需要花上近20分鐘。

　　尤為重要的是，該項(xiàng)技術(shù)毋須使用麻醉劑來(lái)降低斑馬魚(yú)的運(yùn)動(dòng)功能，從而有效避免了麻醉劑對(duì)大腦活動(dòng)的干擾和對(duì)化合物功效評(píng)估的影響。

　　利用這個(gè)平臺(tái)，史教授的課題組與城大生物醫(yī)學(xué)系的王鑫教授以及哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Stephen Haggarty教授緊密合作，首先為179種現(xiàn)有的中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物建立大腦活動(dòng)圖譜的參考庫(kù)。

　　他們對(duì)數(shù)以千計(jì)的斑馬魚(yú)分別逐一施加不同的臨床中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物，同時(shí)掃描其神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)，并生成相關(guān)的大腦活動(dòng)圖譜來(lái)表征斑馬魚(yú)腦部不同區(qū)域?qū)@些藥物的反應(yīng)情況。

　　然后，在完全不知道這些藥物名稱、化學(xué)結(jié)構(gòu)或生物標(biāo)靶等信息的情況下，研究團(tuán)隊(duì)僅基于斑馬魚(yú)大腦生理表現(xiàn)，根據(jù)這些藥物相對(duì)應(yīng)的全腦活動(dòng)圖譜之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法將其分類為10個(gè)集群。

　　令人驚訝的是，研究發(fā)現(xiàn)其中某些集群與臨床上使用的抗癲癇、精神興奮或抗帕金森癥等類別的治療藥物緊密相關(guān)（藥物臨床用途類別使用世界衛(wèi)生組織藥物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)方法整合中心（WHOCC）的定義**）。

　　02、機(jī)器學(xué)習(xí)協(xié)助預(yù)測(cè)神經(jīng)藥理功效

　　有了基于現(xiàn)有臨床中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物的參考庫(kù)后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)分析。團(tuán)隊(duì)選取121種新型化合物，通過(guò)將它們相對(duì)應(yīng)的斑馬魚(yú)大腦活動(dòng)圖譜與參考庫(kù)進(jìn)行比對(duì)和分析，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)預(yù)測(cè)其潛在臨床治療功效。

　　在抗癲癇類藥物方面，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)策略，預(yù)測(cè)在參與測(cè)試的121種新化合物中有30種具抗癲癇特性。為了驗(yàn)證這個(gè)預(yù)測(cè)，研究團(tuán)隊(duì)從這30種候選化合物中隨機(jī)挑選14種，在斑馬魚(yú)的癲癇動(dòng)物模型中進(jìn)行了行為學(xué)測(cè)試。

　　結(jié)果顯示，14種化合物中有7種能夠顯著減輕斑馬魚(yú)的癲癇發(fā)作，而不會(huì)產(chǎn)生任何影響運(yùn)動(dòng)機(jī)能的鎮(zhèn)定性副作用。這表明模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度達(dá)到50%左右。結(jié)合高速的活體藥物篩選系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，該研究提供了一條捷徑，有助于快速篩選出更具治療藥用潛力的新型化合物，從而加快藥物研發(fā)進(jìn)程，并提高整個(gè)過(guò)程中的成功率。

　　這種全新篩選模式的另一個(gè)重要意義，就是它僅僅依賴斑馬魚(yú)的大腦生理活動(dòng)作為評(píng)估化合物是否有藥用潛力的指標(biāo)，完全不需要化合物的生物或化學(xué)信息。

　　史教授指出：“傳統(tǒng)上，許多藥物研發(fā)都是以化學(xué)結(jié)構(gòu)或分子靶標(biāo)的研究作為基礎(chǔ)。但我們的研究卻發(fā)現(xiàn)，即使大腦活動(dòng)圖譜相似的藥物，在化學(xué)結(jié)構(gòu)或分子靶標(biāo)方面也有可能有很大的差異，所以我們的方法也會(huì)有助于擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥理研究。

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