药物是通过与身体里的靶点结合发挥作用。药物靶点是指体内具有药效功能并能被药物作用的生物大分子。包括受体、酶、离子、通道、核酸等生物大分子[1],以上提到的几种靶点可以概括为蛋白质和核酸,我目前看到的研究都是针对蛋白质靶点的。以受体为例,可以与受体特异性结合的物质称为配体(ligand),当药物的靶点是受体时,那么药物就是配体。药物与配体的不同结合方式,决定了药物的类型,当药物与受体结合并产生效应的时候,可以称药物为激动药(agonist),当药物与受体结合但并不产生效应的时候,成为拮抗药(antagonist),因为它阻断了受体与体内其它配体结合[2]。
图1药物和受体结合[2]
提到药物研发,先要看一下新药的定义,新药是指化学结构、药品组分和药理作用不同于现有药品的药物。根据以及,新药系指未曾在中国境内上市销售的药品。已上市药品改变剂型、改变给药途径、增加新适应症的药品,亦属于新药范畴[1]。
从定义可以先把药物研发分为两种,一种是寻找新的有效的化合物,另一种是为已有的药物寻找新的可作用疾病。基于此产生出深度学习可以在其中发挥的作用。在生成新化合物中,需要获取新化合物的属性,因此可以利用深度学习进行分子的属性预测(drugpropertiesprediction)。利用预测网络结合生成网络可以实现新化合物的生成(moleculargeneration)。在为已有药物寻找新的靶点时,需要判断药物是否可以作用于靶点,即drug-targetinteraction(DTI)。
所有这些应用深度学习的任务都属于基于相似性的药物研发,他们都是以一个假设为前提,就是具有相似化学结构的配体也具有相似的生物活性(有关该前提的研究我认为也是值得