药物靶标发展相关科学和技术问题的情报研究

论文摘要

随着人类基因组计划的完成、基因功能的发现,以及各种高通量筛选方法的实现,药物靶标已经成为了现代创新药物研发的一个重要环节。尽管如此,药物靶标发展领域仍然有一系列科学和技术问题尚未解决,比如进入临床试验和上市的新药数量并未随着潜在药物靶标的增加而有所增长,反而还出现了下降趋势。对药物靶标发展相关的科学和技术问题进行深入系统的情报学研究,有助于我们客观地评估药物靶标未来的发展前景、需解决的关键问题及其面临的机遇与挑战,从而为我国的药物靶标发展提供有价值的参考。本研究从情报学角度出发,以药物靶标发展相关的科学和技术问题为目标对象,全面梳理了药物靶标发展的理论问题;系统分析了科学和技术对药物靶标发展的影响;深入探讨了药物靶标发展的现状和内在规律;详细阐明了药物靶标发展的专利环境问题;在此基础上研究提出了我国发展药物靶标的针对性对策与建议。本论文共分六个部分。第一部分是药物靶标发展的理论问题研究。采用定性研究的方法,对近10年来Pubmed数据库中的药物靶标文献进行了全面梳理。主要从药物靶标产生的理论背景、药物靶标内涵的发展变化、药物靶标模式的发展历程、药物靶标“可药性”的界定以及药物靶标发展的主要影响因素等五方面进行分析。研究提出了药物靶标理论是在锁钥假说、受体理论、药靶模型等学说的基础上逐步发展而成的;药物靶标的内涵从传统意义上的蛋白质扩展到了包括核酸、蛋白质、多糖和脂类在内的多种分子;药物靶标模式经过了萌芽期、成长期、发展期和成熟期等发展阶段;药物靶标的“可药性”可以从生物化学性质和生物学特性两方面来界定;科学和技术因素、知识产权因素和市场因素是影响药物靶标发展的主要因素。第二部分是科学和技术对药物靶标发展的影响研究。采用定性研究的方法,对近年来Pubmed数据库和清华全文数据库中的药物靶标文献进行了系统分析,回顾了以往的科学和技术对药物靶标的推动作用,探讨了当前科学和技术的新进展对药物靶标产生的影响;采用对比研究的方法,对美国、欧盟、日本和我国的药物靶标相关科学技术政策进行了对比分析;并在上述研究的基础上提出了当前科学和技术条件下药物靶标发展面临的重要机遇。研究表明,以往的科学和技术推动了药物发现领域的重大变革,改变了药物靶标发展的外部环境,提高了药物靶标开发的效率;生命科学的新发现提出了药物靶标研究内容的网络化,生物技术的新突破实现了药物靶标开发手段的多样化;各国都十分重视药物靶标的研究,并在国家层面上部署了相关的科学技术政策,以鼓励生物制药公司和研发机构开展药物靶标研究;在当前的科学和技术条件下,药物靶标发展面临着药物靶标模式不断完善、开发平台日益改进、学术交流活跃和应用领域拓宽等诸多机遇。第三部分是药物靶标发展现状及其内在规律研究。对近10年来Web of Science数据库中收录的30000多篇药物靶标文献进行了文献计量学分析,并对同一时期美国国立卫生研究院和我国国家自然科学基金委员会的药物靶标项目受资助情况进行了统计分析和对比研究。结果表明,除了个别年份有所波动外,药物靶标的发展保持了较平稳的上升势头;我国与美国相比较,无论是在发表的药物靶标文献方面还是在项目受资助的方面,都存在着较大的差距。运用自身组织特征映射的数学原理以及文献的主题词共词聚类分析软件,对2005～2007年MEDLINE CD-ROM光盘数据库中收录的近7000药物靶标文献进行共词聚类,从文本信息分析角度来揭示药物靶标开发的热点领域。结果表明,抗肿瘤药物的靶标是目前聚焦度最高的药物靶标;酶也是目前表现较为活跃的一类药物靶标。采用定性研究和定量研究相结合的方法,对目前开发成功的药物靶标和正在研究的药物靶标的特点和内在规律进行综合分析。结果表明,目前开发成功的药物靶标约为500种,每年开发成功的新靶标仅为3～5种,G-蛋白偶联受体、核受体、配体门控性离子通道以及电压门控性离子通道是开发成功率最高的4类药物靶标,开发成功的靶标大多位于细胞膜上,用于治疗肿瘤、心血管疾病等重大疾病;开发成功的药物靶标具有靶标家族以外的同系物数量、分布的组织数量和参与的调节通路数量较少等特点;正在研究的药物靶标存在着专利密集和亚型过多等瓶颈问题。对药物靶标发展面临的主要挑战进行了综合分析,涉及产品生产逐渐下滑、靶标验证十分困难、市场竞争日益激烈和监管政策更加严格等几方面内容。第四部分是药物靶标的专利环境研究。采用定性方法,对药物靶标专利的范围进行了界定,并对药物靶标专利及专利许可的申请问题进行了探讨;采用定量方法,对药物靶标专利申请量的年度变化、机构分布和学科分布情况进行了统计分析。研究提出,目前的主流观点认为应对药物靶标授予专利,药物靶标专利的权项要求包括编码X受体的基因、X受体、表达该受体的突变基因等六类;如果能够在功能上而非在结构上对特定药物靶标进行充分描述（包括该靶标分子在药理活性中所起的生物学作用）,则可以被授予该靶标的相关专利;生物制药公司和研发机构在申请药物靶标的专利许可时,大多仅申请非独占性许可。除了个别年份有所波动外,药物靶标专利的申请量基本保持在一个平台水平上;科研机构和生物技术公司是申请药物靶标相关专利的主要机构,制药公司申请的专利所占份额相对较小。第五部分是药物靶标发展的对策与建议研究。对药物靶标发展的前景、需要解决的关键问题以及我国药物靶标的发展现状等几方面进行了综合分析,在此基础上研究提出了我国发展药物靶标的针对性对策与建议。在药物靶标发展的前景分析中,探讨了创新药物数量减少的原因以及科学技术发展进程对药物靶标发展的影响,揭示了药物靶标的发展是科学和技术推动的必然结果,创新药物数量减少是由于药物靶标的开发面临着比以前更大的难度以及科学和技术的发展进程出现的一些问题所造成的,随着科学和技术的不断发展以及上述问题的逐步解决,未来的药物靶标开发无论是在数量上还是质量上都会取到令人鼓舞的成绩。在药物靶标发展需要解决的关键问题分析中,提出了科学和技术、靶标的内在规律以及专利等几个关键的问题,科学和技术问题包括选择最佳的药物靶标开发平台和合适的药物靶标创新策略;靶标的内在规律问题包括分析开发成功的药物靶标的内在规律以及正在研究的药物靶标的共有特性;专利问题包括界定药物靶标的专利范围和申请药物靶标专利及专利许可等。在我国药物靶标的发展现状分析部分中,阐明了我国在发展药物靶标方面存在的差距（药物靶标的研究基础薄弱、研发理念落后）,及其面临的机遇（科技环境为药物靶标发展创造了条件、经验积累为药物靶标研究奠定了基础、重点项目启动了药物靶标的发展进程）。在此基础上,从政策层面、科学技术层面、靶标的内在规律层面和专利层面上分别提出了我国发展药物靶标的针对性对策与建议。在政策层面上,要坚定药物靶标开发的信心、关注创新药物研发的趋势和利用我国中药方面的优势;在科学和技术层面上,要建立“多元化”的药物靶标开发平台、开展“跟随创新”为主的策略;在靶标的内在规律层面上,要科学借鉴开发成功的药物靶标的内在规律,并谨慎对待正在研究的药物靶标的共有特性;在专利层面上,要正确界定药物靶标专利的范围和合理申请药物靶标专利及专利许可。第六部分是主要研究结论。对本论文的研究结果与结论进行了简要的概括,并对研究中存在不足和局限性进行了讨论。

论文目录

中文摘要

ABSTRACT

前言

一、问题的提出和研究目的

二、国内外相关研究现状

（一）国外相关研究现状

（二）国内相关研究现状

三、本课题的研究内容和重点

四、研究方法

五、技术路线

第一部分药物靶标发展的理论问题研究

一、药物靶标产生的理论背景

（一）锁钥假说

（二）受体理论

（三）药靶模型

二、药物靶标内涵的发展变化

（一）传统的药物靶标—蛋白质

（二）新兴的药物靶标—DNA、RNA

（三）潜在的药物靶标—多糖、脂类

三、药物靶标模式的发展历程

（一）萌芽期

（二）成长期

（三）发展期

（四）成熟期

四、药物靶标“可药性”的界定

（一）药物靶标的生物化学性质

（二）药物靶标的生物学特性

五、药物靶标发展的影响因素

（一）科学和技术因素

（二）知识产权因素

（三）市场因素

第二部分科学和技术对药物靶标发展的影响研究

一、科学和技术对药物靶标影响的回顾研究

（一）科学和技术推动了药物发现领域的重大变革

1. 化学启动了早期的药物发现进程

2. 药理学等学科加速了药物发现的进程

3. 后基因组时代各学科为药物发现带来了深远的影响

（二）科学和技术改变了药物靶标发展的外部环境

1. 药物研发理念的变化

2. 医药产业环境的变革

（三）科学和技术提高了药物靶标开发的效率

1. 药物靶标开发的技术细化

2. 药物靶标开发的平台多样化

二、科学和技术的新进展及其对药物靶标的影响

（一）生命科学的新发现提出了药物靶标研究内容的网络化

1. 核酸研究—基因组的结构与功能

2. 蛋白研究—蛋白质相互作用

3. 细胞研究—细胞网络调控

（二）生物技术的新突破实现了药物靶标开发手段的多样化

1. 下一代测序技术

2. 高分辨率的荧光显微镜

3. 微观比对的实验方法

4. 大分子组装

5. “自上而下”（top-down）的质谱方法

6. 庞大的组学网络方法

7. 观察细胞内单个分子的方法

三、科学和技术政策对药物靶标发展的影响

（一）美国—生物医药“关键路径”和“路线图”计划

（二）欧盟—创新药物计划

（三）日本—国家科学技术基本计划

（四）中国—国家中长期科学和技术发展规划纲要

四、药物靶标发展面临的重要机遇

（一）靶标模式逐步完善

（二）开发平台不断改进

（三）学术交流日趋活跃

（四）应用领域逐渐扩展

（五）科学和技术政策持续推动

第三部分药物靶标发展现状及其内在规律研究

一、药物靶标发展速度与规模的计量学研究

（一）药物靶标的文献分布情况分析

1. 药物靶标文献的年代分布

2. 药物靶标文献的学科分布

3. 药物靶标文献的机构分布

（二）药物靶标的项目受资助情况分析

1. 美国国立卫生研究院

2. 中国国家自然科学基金委员会

二、药物靶标开发热点领域的共词聚类分析

（一）数据来源

（二）分析方法

1. 基本原理

2. 技术路线

（三）结果与结论

1. 统计主题词频和选取高频主题词

2. 形成共词矩阵

3. 产生聚类映射图

4. 生成层次聚类树和绘制战略坐标

5. 结果分析

6. 结论

三、药物靶标特点与内在规律的综合分析

（一）开发成功的药物靶标

1. 开发成功的药物靶标的数量

2. 开发成功的药物靶标的分类

3. 开发成功的药物靶标的创新速率

4. 开发成功的药物靶标的内在特性

5. 开发成功的靶标及药物的实例分析

（二）正在研究的药物靶标

1. 正在研究的药物靶标的内在特性

2. 正在研究的药物靶标的专利数量

3. 正在研究的药物靶标的亚型特异性

四、药物靶标发展面临的主要挑战

（一）产品生产逐渐下滑

（二）靶标验证十分困难

（三）市场竞争日益激烈

（四）监管政策更加严格

第四部分药物靶标发展的专利环境研究

一、药物靶标专利的范围界定

（一）药物靶标是否应被授予专利

（二）药物靶标专利应覆盖的权项要求

二、药物靶标专利的统计分析

（一）专利申请量的年度变化

（二）专利申请的机构分布

（三）专利申请的学科分布

三、药物靶标专利的“延展性”权利要求

（一） “延展性”权利要求的内涵

（二） “延展性”权利要求的作用

（三） “延展性”权利要求的覆盖范围

四、药物靶标专利的申请许可

（一）药物靶标的专利—非独占性专利许可

（二）编码治疗性蛋白的专利—独占性专利许可

（三）生物标志物的专利—非独占性专利许可

第五部分药物靶标发展的对策与建议研究

一、药物靶标发展的前景分析

（一）创新药物数量减少的原因

（二）科学和技术的发展进程

（三）药物靶标的开发前景

二、药物靶标发展需要解决的关键问题

（一）科学和技术问题

1. 选择最佳的药物靶标开发平台

2. 选择合适的药物靶标创新策略

（二）靶标的内在规律问题

1. 分析开发成功的药物靶标的内在规律

2. 综合正在研究的药物靶标的共有特性

（三）专利问题

1. 界定药物靶标的专利范围

2. 申请药物靶标专利及专利许可

三、我国药物靶标发展的现状分析

（一）我国在发展药物靶标方面存在的差距

1. 药物靶标研究基础薄弱

2. 药物靶标研发理念落后

（二）我国在发展药物靶标方面面临的机遇

1. 科技环境为药物靶标发展创造了条件

2. 经验积累为药物靶标研究奠定了基础

3. 重点项目启动了药物靶标的发展进程

四、我国药物靶标发展的策略

（一）政策层面

1. 坚定药物靶标开发的信心

2. 关注创新药物研发的趋势

3. 利用我国中药方面的优势

（二）科学和技术层面

1. 建立“多元化”的开发平台

2. 采取“跟随创新”的开发策略

（三）靶标的内在规律层面

1. 科学借鉴开发成功的药物靶标的内在规律

2. 谨慎对待正在研究的药物靶标的共有特性

（四）专利层面

1. 正确界定药物靶标专利的范围

2. 合理申请药物靶标专利及专利许可

五、结语

第六部分主要研究结论与讨论

一、主要研究结论

二、讨论

参考文献

附录

个人简历

致谢

药物靶标发展相关科学和技术问题的情报研究

论文摘要

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