一、天然药物的高通量、高内涵筛选
在近半个世纪以来，生命科学和生物技术以日新月异的速度发展，对包含各种生命信息的基因组测序解码工作已在多种生物体中完成，特别是人类基因组计划的成功实施，使生物 医学领域进入了一个崭新的时代。目前所面临的挑战是阐明数以万计基因的生理功能。研究基因编码的蛋白质在生理或病理状态下的功能变化、与其它生物大分子（如RNA，DNA等）的相互作用以及对信号转导途径的影响，有助于深入认识各种疾病发生发展的分子机制，发现新的药物作用靶点。在活细胞自然条件下研究蛋白质功能可以比较准确地了解其生物学特性（如在细胞内的分布转运、表达调控和信号转导等），而新近发展的光学显微技术（尤其是显微荧光定量方法）和与之配套的计算机图像处理及数据分析软件已成为这类研究的基本手段。高通量、高内涵药物筛选正是基于上述科学技术进步而产生的全新的新药研究手段。
本实验室开展的高通量、高内涵药物筛选是在保持细胞结构和功能完整性的前提下，同时检测被筛样品对细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导各个环节的影响，在单一实验中获取大量相关信息，确定其生物活性和潜在毒性。在细胞水平上检测多个指标的多元化、功能性筛选技术，旨在获得被筛样品对细胞产生的多维立体和实时快速的生物效应信息。
我们的目标是不仅将高通量、高内涵药物筛选作为药物研究的新技术，在药物筛选、寻找活性化合物方面作为重要手段，而且要发挥高内涵药物筛选在中药现代化研究中的巨大作用。在中医理论的指导下，开展中药作用机制研究和中药复方研究，采用高内涵药物筛选方法，对中药复方的配伍、比例、活性部位进行筛选；根据筛选结果，分析复方的组方原理，确定最佳复方组成，提高复方治疗效果。同时，通过合理的组合方式，探讨有效成分和有效配伍，更好的进行中药复方的组方研究，发挥中药的多靶点作用优势，揭示中药复方的科学性和合理性，开发新型的复方药物。
二、神经系统退行性疾病的发病机制及防治药物的药理研究
祖国医学在养生保健、防老抗衰、益智防痴等方面有丰富的理论和实践经验，现代药理学研究也证实，一些单味中药或复方在改善实验性记忆障碍或增强老年人记忆能力等方面有明显的作用。因此，在中医理论的指导下，结合中枢神经系统退行性疾病的发病机制，建立适当的疾病模型，探索中药复方或单味中药对这些疾病的影响，具有一定的理论基础和现实意义。
本实验室在中药复方、单味中药活性部位、已知结构的单体化合物对早老性痴呆病、帕金森氏病等疾病模型的影响方面开展了大量的工作，积累了丰富的经验，首先从菟丝子、甘松、党参等单味中药中发现了能诱导多巴胺能神经瘤细胞分化的活性成分，探讨了它们对神经系统退行性疾病的影响，并详细研究了其作用机制；率先报道中药菟丝子活性成分能够诱导细胞分化，具有明显的抗氧化功能，能够拮抗H2O2引起的氧化损伤，增强细胞中抗氧化蛋白的水平，提高细胞活力。今后，我们将结合本实验室在药物筛选和细胞生物学研究的成果，在高内涵筛选的基础上，开展单味中药或复方对神经系统退行性疾病的影响的研究。
三、抗肿瘤药物的化学生物学研究
恶性肿瘤是严重影响人类健康的常见病、多发病，是目前世界各国生命科学研究的重点和热点。化学治疗（药物治疗）是恶性肿瘤临床治疗所采用的主要方法之一，但目前抗肿瘤药物的治疗效果并不理想，而且毒副作用大，容易产生耐药性。因此，高效低毒的新型抗肿瘤药物的研究对于治疗恶性肿瘤具有非常重要的意义。
近年来，端粒酶抑制剂成为抗肿瘤药物研究的热点。端粒酶对维持肿瘤细胞的增殖有重要作用，并且特异性的表达于恶性肿瘤细胞中。如果能够抑制肿瘤细胞的端粒酶活性，那么随着细胞的分裂，端粒将逐渐缩短，最终导致细胞衰老、死亡，从而达到抑制肿瘤细胞的增殖，甚至使其停止生长、自动退化的目的。
我们率先采用圆二色、紫外光谱和核磁共振等技术发现和研究能稳定四链体DNA结构的新型化合物，并研究其在体内和体外对端粒酶活性的影响，以及它对细胞有丝分裂周期的调节作用及其分子机制。
四、药物分子设计及构效关系研究
药物发现是药物研究的基础，药物筛选就是对有可能作为药物使用的物质进行药理学和生理学的价值评价，进而发现药物。增加筛选速度和规模是提高药物发现数量和质量的前提。本研究方向主要借助现代计算机技术和丰富的数据库资源，在药物分子设计、分子结构优化等方面，应用计算机分子模拟技术和理论化学计算方法研究药物的作用机理，进而采用计算机辅助药物设计方法设计新的高效、低毒药物分子，提高科研速度与成功率。在有效化学成分的发现过程中，应用计算机辅助筛选新技术、已知结构模拟技术、立体结构对接技术、分子量能量计算、分子相互作用力预测等手段，寻找能与特定药物作用靶点有效结合的分子结构作为研究对象，提高科研工作的针对性。
蛋白质与小分子相互作用
结合当前生命科学领域中基因组学和蛋白质组学的发展趋势，正在开展若干与重大疾病相关的药物靶蛋白的三维结构及其与小分子相互作用的研究。蛋白质与小分子化合物的相互作用是进行药物设计的基础，研究二者间的相互作用，不仅能够为阐明这些疾病的病理过程和机制提供实验依据，而且对发现能够调控这些靶蛋白活性的特异性配体和发展相应的药物先导化合物有重大的意义。
核酸与小分子的相互作用
核酸是重要的生命物质基础，对生物的生长、发育和繁殖等有重要作用。许多分子能够与核酸发生相互作用，破坏其模板作用，使核酸链断裂，进而影响基因调控和表达功能。小分子不仅可作为生物探针，还可以核酸为靶目标作为抗肿瘤药物的母体，某些致癌物与核酸加和物还是癌变的预警标示物。小分子与核酸的相互作用的研究不仅有利于探索和开发新的核酸探针，而且有利于从分子水平上了解抗癌药物的作用机理，阐明有毒物的致癌、致畸的分子生物学机理，为设计临床上更为有效的抗癌药物提供理论指导。
五、创新药物合成
本研究方向主要是利用已知药物的作用机制和构效关系的研究成果，在分析已知药物的化学结构基础上，设计合成该药物的衍生物、结构类似物和结构相关化合物，并通过系统的药理毒理学研究的研究，研制新的合成药物；同时，从现有外消旋化合物入手，进行消旋拆分，研究其两种对映体的活性，并研究活性对映体的立体选择性合成和不对称合成，进而完成药理毒理及临床研究。
另外，随着分离分析技术的进步，许多结构复杂、含量低、疗效显著的单体成分的化学结构得到确定，极大地丰富了天然药物的来源。而且，随着计算机辅助的药物分子设计的发展，对活性明确的先导化合物的结构修饰和改造、构效关系研究、新结构化合物的合成及药理、毒理学研究是目前天然药物研究的另一热点。目前本实验室开展的研究内容包括：
- 以阐明药用生物有效成分，获得具有新结构的化合物或具有生物活性的单体为目的，进行提取分离条件、结构鉴定、一般活性研究；
- 以解决自然资源有限的活性化合物或其前体的来源为目的，进行半合成研究；
- 以获得高效低毒的创新药为目的，以天然活性化合物为先导物，合成一系列结构类似物进行构效关系研究。
六、天然产物的综合利用与开发
目前，在世界范围内销售的药物中，约30％来源于天然药物，而且近年来批准和处于新药应用前阶段的药物中约有60％是天然来源的，这表明天然药物研究在药物发现和开发方面具有重要作用。随着生产力水平的提高，人们生活将由温饱型向小康型再向富裕的享受型方向转化；由于科学技术的高速发展，人们对人体各项生理、生化指标的检测将变得更加自动化、快速化和普及化，更容易觉察到自身在各方面出现的病理变化。与此同时，人们将更多地依赖日常的“保健食品”(或称功能食品)来调整和预防人体的各种病理改变，保持生理和心理上的健康。由于环境污染破坏和一些化学物质对人体的毒害，在人们日常衣食住行里，“纯天然”已经成为生活质量和品味的新标志新时尚。因此，在21世纪，中药在保健、疾病预防以及提高生活质量等方面将构筑起一道更加亮丽的风景。
本实验室将在天然药物筛选和活性成分物质基础研究的基础上，结合三峡库区农业百万工程，对三峡库区资源丰富的天然药物进行合理的开发利用，集中开展具有保健功能的天然药物的开发，借助本实验室在色谱技术和实验条件方面的优势，建立中药保健品的合理质量控制标准，量化药效评价标准，开发系列具有减肥、抗氧化、抗抑郁、增智等人们非常关心和具有广阔市场前景的保健中药、食品添加剂、化妆品等多种产品。
