陈凯先

        陈凯先,药物化学家,1945年8月28日出生于重庆市。1967年毕业于复旦大学物理二系放射化学专业,1985年获中国科学院上海药物研究所博士学位。1982年进人中国科学院上海药物研究所工作,历任助理研究员、副研究员、研究员、合成药物研究室主任、副所长,1996年起担任所长。1993年被国务院学位委员会批准为博士生导师,1999年当选为中国科学院院士。现担任国家新药研究协调领导小组专家委员会委员、中国科学院新药研究专家委员会主任、国家重点基础研究发展规划(即“973”计划)项目《重要疾病创新药物先导结构的发现与优化》首席科学家,并被复旦大学、中国科技大学、上海交通大学、浙江大学等大学聘为兼职教授。
        20世纪80年代以来,随着分子生物学、理论化学和计算机科学的飞速发展,计算机辅助药物设计逐渐成为十分活跃的新兴研究领域。这一领域的研究涉及到有机和生化分子的复杂理论计算、结构与功能(生物活性)关系研究和分子设计等重要的科学问题,在学术上和实际应用上均有重要意义。陈凯先十多年来在该领域中坚持不懈、努力开拓,成为我国该领域中有影响的学科带头人之一。
        自20世纪80年代初期起,陈凯先在国内率先开展计算机辅助药物分子设计的方法研究,取得了重要成果。他先后发展了适用于较大分子体系的从头计算和赝势价电子从头计算等多种计算技术。近年来,为解决复杂生化体系理论计算的困难,陈凯先等又应用和扩展了线性标度密度泛函量子化学计算新方法,将该方法加入Car—Parrinello分子动力学算法,可用于研究多达上千个原子的生物体系的化学反应。同时,他还针对药物设计的一些重要环节,多方面地发展了药物设计的理论方法,包括:提出了疏水作用力场三维分布的数学模型;建立了药物分子构象研究的新方法和两种新的药效基团搜寻方法;提出了分子结构多样性的新判据,建立了利用计算机产生具有结构多样性的分子库,并进行模拟筛选的方法,在分子结构多样性的定量量度这一困难问题上,取得了新的成果。 20世纪80年代以来,他用理论计算方法研究了多种类型的抗肿瘤药物与核酸的相互乍用,有十余篇论文发表在国外重要学术刊物上,被国际同行多次引用。这些研究探讨了药囱分子与DNA结合的模式,碱基选择性和特异性、亲和力及其影响因素等,从分子和亚分子拘层次上对生化和药理实验结果给出了很好的理论解释,比较系统地阐述了各类药物与)NA相互作用的特点与规律,并据此进行了药物分子设计的尝试。这些研究工作发表后,导到了美、英、意等国科学家实验研究的证实。
        20世纪90年代以来,陈凯先采用理论计算和计算机分子模拟方法,先后进行了组胺、二氯二胺合铂、四氢原小檗碱、青蒿素衍生物等一系列药物与其生物大分子受体的作用机理及构一效关系研究。在抗早老性痴呆药物的理论计算研究中,他和研究组的同志确定了乙酰担碱酯酶(A(2hE)催化底物水解的过渡态,并进一步研究了AChE与抑制剂的相互作用。计算中采用了量子化学从头计算与分子力学相结合的计算方法,计算体系达到2500个原子。此外,他还对生物体系中阳离子一丌电子相互作用和电子转移,进行了深入的研究。 他的上述工作引起了广泛的关注。1986年他在法国进行客座研究时,由法国著名学者组成的委员会称他在药物一核酸相互作用方面的研究工作“是一项十分出色的工作”,“取得了许多有重要意义的成果”,为此授予他尼纳.舒可伦奖。他的研究工作的专题评述受到很高的评价,被作为《自然科学进展》创刊号的第一篇文章发表。
        在药物和受体(蛋白质、核酸……)三维结构基础上的计算机辅助药物分子设计研究,是国际上近年来引人注目、发展很快的领域。陈凯先在这个领域中进行了活跃而富有成果的研究工作。其中一些药物设计研究工作已在实践中得到初步验证,发现了多种很有希望发展成新药的化合物。在抗早老性痴呆药物的研究中,所设计的3种化合物的AChE抑制活性(IC,。)超过了优良的天然活性物质石杉碱甲,达到了nM数量级,并具有结构比石杉碱甲简单、非常易于合成的优点,进一步衍化的范围很广。
        靶标生物大分子的三维结构在一定程度上决定了对一个有效药物的结构要求。阿片和多巴胺两类受体是国际研究的热点,其三维结构至今还未能用实验方法测定。陈凯先等用同源蛋白模建方法构建了阿片弘一、w一和6一受体及多巴胺D1和D2受体的三维结构,在此基础上首次从电子结构层次研究了这些受体的激动剂或阻滞剂的作用机理,提出了受体的作用位点和药物的药效基团。其中一些工作后来得到了美国NIH实验研究的证实。陈凯先等还根据电生理、药理和位点突变的实验数据,构建了钾离子通道的孔区结构,提出了钾离子通道的“氧笼模型”,解释了通道离子选择性和通道调控药物的作用机制。这些工作为受体研究和分子设计奠定了有价值的基础。
        近年来,陈凯先和他的研究组还将运算速度达万亿次/秒的国产超级计算机成功地应用于生物大分子体系的理论计算研究、大规模化合物数据库的虚拟筛选和药物分子设计,开拓了我国理论生物学和计算机辅助药物设计研究的新的发展阶段。
        陈凯先在计算机辅助药物设计领域开展的这些具有创新性和系统性的研究工作,使我国该领域的研究达到了一个新的水平,在某些方面具有重要的发展,他领导的实验室已成为我国药物设计研究的重要中心,为我国药物设计研究的发展做出了贡献,并且促进了药学、化学、物理学、生命科学和计算机科学的交叉研究。他的研究工作多次荣获各种奖励,1997年被评为“上海市十大科技精英”。

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