人类基因组计划的完成标志着后基因组时代的到来，生命科学的研究中心正在迅速地转向功能基因组的研究。人类大约3万个基因的基因功能的解读以及自然界其它重要生物物种的基因功能的确认，将是今后人类所面临的又一个艰巨而又极富挑战性的工作，它意味着生命科学领域翻开了新的历史篇章。 经典遗传学(forwardgenetics)为生命科学做出了重要贡献，酵母细胞的分裂，线虫细胞的程序性死亡以及果绳胚胎发育的分子机制等，都是由经典遗传学揭示的。经典遗传学通过细胞或生物体基因的随机突变，获取特定的生物表型，籍此寻找相关基因并研究其功能，它在低等生物的基因功能研究中发挥了重要作用。但时于高等动物、特别是哺乳类动物基因组十分庞大，生殖周期长，并且哺乳动物是二倍体生物，因此用经典遗传学方法研究它们的基因功能十分困难。反向遗传学(reversegenetics)则是通过基因敲除技术，促使日的基因突变，在此基础上进行生物表型研究，最终确定目的基因在细胞或生物体内的生物学功能。反向遗传学为研究基因功能做出了重要贡献。但由于基因敲除的不可逆性，这种方法显然不适合于人类或哺乳类动物基因功能的研究，而且反向遗传学存在表型的不确定性，即表型与突变基因之间不一定具有直接的关联，导致基因功能的解读受到很大的限制。 化学基因组学(chemicalgenetics)是近年发展起来的由组合化学、细胞生物学、分子生物学和遗传学相结合并融合T高通量筛选技术而形成的一门新兴交叉学科，是从一个全新的角度对生命科学的重要介入。它通过小分予化合物与犯蛋白之间的特异性相互作用，在基因的转录、加工、蛋白质翻译和信号转导等水平上时细胞的某一特定生命过程进行调控，从而研究靶蛋白及相关目的基因的结构与功能。 化学基因组学介入生命科学领域，相对于传统的研究方法而言，它是一种方法学上的创新。因为化学小分子作为调控开关能够在不破坏目的基因的同时，获得明确的表型，使研究过程更具可操控性，并且对研究结果的阐述更加明确可信。化学基因组学通过化学探针识别得到的靶蛋白很可能是细胞信号通路的重要组成部分，或是重要的细胞因子，因此它也是在细胞水平上研究生命活动规律的重要手段。与此同时，化学基因组学以寻找生命过程中新的犯点蛋白或发现时某一特定生命过程具有重要调控意义的小分子化合物为目标，因此它不仅是后基因组时代功能基因组学研究的重要途径之一，而且业已成为药物作用靶点和药物先导化合物的发现和开发过程中的重要手段。 与传统的遗传学方法相比较，化学基因组学是以小分子化合物作用靶蛋白，直接调控靶蛋白的生物学功能，它既不需要诱导细胞或生物体的基因突变，更不需要改变遗传学特征，而是通过小分子化学探针的介入来研究作用靶点与生物表型间的关系，从而揭示与其对应的基因功能。这些小分子探针分子量低，易于进出细胞膜，因而能够实时参与细胞内各种生物事件，又由于化学小分子在体外的可操作性，通过调节化合物的作用浓度和作用时间，可以分别达到对靶蛋白的强弱刺激;此外，即使在细胞内，小分子化合物与靶蛋白的非共价结合仍然具有可逆性，因此小分子不但可以顺利到达靶位点对相应蛋白的功能进行正调控或负调控，而且可以适时地快速撤离，以恢复细胞的正常功能，这是迄今为止其它方法所不能比拟的，尤其有利于蛋白质功能的研究和瞬时过程的调控。利用化学小分子调控蛋白质功能的另一个最重要特点是它的选择性。生物体内的蛋白质常常具有多功能性，某一个蛋白在不同的时间或以不同的活性部位与不同的生物大分子作用、参与不同的生物过程时分别具有不同的生物学功能，无论是正向遗传学的基因突变方法还是反向选传学的基因敲除方法都难以实现对同一种蛋白质各种不同功能的选择性调控，只有化学小分子能够特异性地与蛋白质的特定部位结合，从而能够选择性地激活或抑制其中某一种功能，这是化学基因组学介入生命体系研究所特有的无与伦比的优势，因而具有重要的科学价值和商业价值;而小分子化合物在筛选过程中的快速易行，为组合化合物库的高通量筛选莫定了良好的物质基础。同时，在化学基因组学的研究过程中所发现的生物活性小分子化合物不仅可以用来确定某一蛋白在生命过程中的功能以及发现新的功能基因，其所具有的独特的结构骨架还将为新药开发提供极其有价值的结构信息。因此化学基因组学对于制药业也具有巨大的现实意义。 化学基因组学主要的技术支撑是:具有足够数量或命中率的小分子化合物库，用于大规模快速筛选的高通量筛选平台以及新的靶点蛋白的鉴定手段，其中任一方向的展开都将给予化学家和生物学家充分的想象和施展空间。基于这样一个研究平台和技术平台，生物学家就可以从选择模式动物和建立筛选模型入手，化学家则以构建小分子库为第一切入点，因为小分子化合物库的构建既是化学基因组学研究的开端，也是人类对于化学的本质、生命过程的内涵进行深入探讨的物质基础。 本论文围绕一个具体的生命过程--Hedgehog信号通路，利用化学基因组学的研究方法，从构建小分子化合物库开始，以活性筛选结果为指南，进一步建立聚焦库，最终发现了2个具有很好抑制活性的化合物，其在细胞水平上的IC50分别为20nmol/L和70nmol/L，并且通过全库的筛选，在一定程度上找到了化合物结构与生物活性之间的构效关系。