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研究部門
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腫瘤研究中心
腫瘤研究中心重點圍繞惡性腫瘤發生髮展 、耐藥復發的重大科學問題 ，開展應用基礎研究 ，旨在為腫瘤藥物治療提供新理論 、新策略 ，推動藥物創新 。前期圍繞蛋白激酶等抗腫瘤重點領域 ，建立了符合國際規範的抗腫瘤藥物篩選和藥效學評價體系 。
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代謝性疾病研究中心
代謝性疾病研究中心面向嚴重威脅人民生命健康的重大代謝性疾病 ，包括糖 、脂 、蛋白質 、核酸代謝紊亂引起的肥胖 、糖尿病 、脂肪性肝炎 、痛風 、心腦血管疾病等眾多慢性複雜性疾病 ，開展代謝調控生理病理機制研究 、新靶向概念提出 、新靶標發現與確證 、新藥發現 、藥物作用機制研究 。
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神經精神疾病研究中心
上海藥物所在神經精神疾病的機制 、藥理學及藥物發現方面底蘊深厚 ，在世界上首次證明嗎啡鎮痛部位 ，發現強效鎮痛劑羥甲芬太尼和抗阿爾茲海默病天然藥物石杉鹼甲等 ，湧現出中國科學院院士2名 、中國工程院院士2名 。面向未來 ，神經精神疾病研究中心將以新藥發現為導向 ，開展疾病機制 、新靶點發現及藥理學研究 ，致力為嚴重威脅人類健康的神經系統疾病提供創新治療和干預方案 。
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免疫性疾病研究中心
免疫性疾病研究中心針對難治性自身免疫性疾病及炎症免疫性疾病 ，開展具有臨床治療前景的天然產物來源活性化合物 、小分子及大分子藥物的發現研究 。以臨床科學問題為導向 ，發現自身免疫疾病及炎症免疫性疾病治療藥物的新靶點 、新調控機制和干預新策略 ，致力於具有自主知識產權的新藥研發 ，促進研究成果的臨床轉化應用 。
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感染性疾病研究中心
上海藥物研究所在歷史上曾經有非常輝煌的抗生素研究室 ，後來因為人才凋零 ，方向疑惑 ，感染性疾病研究日漸式微 。以新型冠狀病毒肺炎抗疫攻關為起點 ，新建感染性疾病研究中心 ，面向嚴重威脅人民生命健康的病毒 、細菌引起的重大感染性疾病 ，開展新靶向概念提出 、新靶標發現與確證 、新藥發現相關基礎研究 、應用基礎研究和技術突破 。