以机体的生理生化过程、内源性活性物质及药物作用机制为基础研制的新药
近年米，由于分子生物学和基础医学相关学科研究的深入发展及新技术的应用，根据疾病的发生、发展和逆转机制，以机体的生理生化过程及内源性活性物质（酶、递质、信使、细胞因子等）为基础，根据药物与体内生物大分子（如酶、受体）之间相互作用机制设计和研制新药，大大地提高了药物的发展速度和水平。
（一）抗代谢物与酶抑制剂
生物进行物质代谢和生命活动，体内酶的存在及其活性的调节是必需的条件。体内酶的活性和功能的改变，也是许多疾病发生的原因和药物治疗的药理基础。
抗代谢物多是体内某些酶的特异性抑制剂。如干扰叶酸代谢的抗感染药，其中磺胺类能抑制敏感菌的二氢叶酸合成酶，而甲氧苄氨嘧啶（TMP）可抑制敏感菌的二氢叶酸还原酶，若两药合用则叶酸的合成代谢受到双重阻断，抗菌作用可增强数倍至数十倍；乙氨嘧啶对疟原虫二氢叶酸还原酶的抑制作用大大强过TMP，临床仅用作抗疟药。抗癌药氟尿嘧啶（5-FU）、硫嘌呤（6-MP）能选择性抑制癌细胞内嘧啶碱、嘌呤碱代谢有关的酶，干扰核酸尤其是DNA的合成而阻止癌细胞的分裂增殖，产生抗癌效应。人体正常细胞的代谢过程有一定的特殊性，因而上述抗代谢药物对人体不产生或只产生最低限度的损害。
有的药物，是先应用于临床，尔后才逐步认识到它对酶的抑制作用的。如磺胺药20世纪30年代就开始用作抗菌药，其抑制二氢叶酸合成酶的作用是在20世纪40年代才发现的，而这一发现又促进了其他抗代谢药物的发展。随着对疾病发生的生化机制的深入认识，以体内特殊的酶为作用靶标来设计研制成功的新药，近年来不断有新的报道。
肾素血管紧张素系统对血压的调节和高血压形成起重要作用。在血管紧张素系统中，血管紧张素Ⅱ（ANG Ⅱ）是体内最强的血管收缩物质，它是由血管紧张素Ⅰ（ANG Ⅰ）在血管紧张素转化酶（ACE）的催化下水解形成的。于是根据对ACE活性部位的化学结构和功能的认识，开展了血管紧张素转化酶抑制剂（ACEI）新型抗高血压药物的研制，1987年第一个ACEI降压药卡托普利上市以来，受到临床广泛欢迎，销售额一直居世界上市新药前列，后又有依那普利、雷米普利等十多个新品种陆续上市，几十个品种在研究中。HMG-CoA还原酶是细胞内胆固醇生物合成的限速酶，HMG-CoA还原酶抑制剂抑制肝细胞内胆固醇的合成，使肝细胞内胆固醇含量下降，反馈地使细胞膜低密度脂蛋白（LDL）受体数量增加和活性增强，继而通过LDL受体调控途径，使血浆LDL-胆固醇水平下降，对家族性高胆固醇血症有很好疗效。HMG-CoA还原酶抑制剂的结构中部有一个与其底物HMG-CoA类似的基团，能竞争性抑制酶的活性。这类药物的研究成功被誉为近代调血脂药研究中的突破性进展，近年来陆续有新品种上市（洛伐他汀1987，辛伐他汀1988，普伐他汀1989，氟伐他汀1994），销售额居世界上市新药的前列。能阻止胃酸分泌全过程的H+，K+-ATP酶抑制剂的研究导致了一类新型苯并咪唑类抗消化道溃疡新药（如奥美拉唑、兰索拉唑等）的出现；近年发现的DNA拓扑异构酶直接与细胞DNA复制、转录、突变、修复以及RNA加工等一系列重要的遗传学过程密切相关，日本开发的第一个拓扑异构酶抑制剂irinotecan对多种癌有良好治疗作用。其他如胆碱酯酶抑制剂的研究，大大促进了有机磷杀虫剂、军用毒剂及解毒剂的研究和发展；花生四烯酸代谢途径中环氧酶抑制剂、脂氧酶抑制剂、血栓素合成酶抑制剂等的研究，发展了心脑血管药物等研究的新领域。酶抑制剂的深入研究将为新药发展开辟更广阔的途径。
（二）受体拮抗剂和激动剂
药物与受体的结合是许多药物作用的基础。从受体水平阐明药物的作用和借此发展起来的新药在药物研究领域中取得了丰硕的成果。如作用于胆碱M受体与N受体、肾上腺素α受体与β受体、多巴胺（D1、D2）受体的各类受体激动剂和拮抗剂，包含了广泛应用于临床的心血管、消化、呼吸系统及神经精神疾病的大多数药物，且不断有新的品种出现。随着新的受体发现和研究的深入，不断有新的临床治疗价值的受体激动剂和拮抗剂被发现和发展。
1972年组胺受体的分型（H1、H2受体）和胃壁细胞H2受体与胃液分泌有关的研究导致了一类新型抗消化道溃疡药物-H2受体拮抗剂的发展。组胺结构类似物丁咪胺是最早发现的H2受体拮抗剂，口服效果不好，经结构改造成甲硫咪胺，有粒细胞减少不良反应；逐步发展了西咪替丁，成为临床上广受欢迎的抗消化道溃疡药，以后又研究发展了雷尼替丁、法莫替丁等，成为全球性的畅销新药。
1973年三个不同的实验室证明了与吗啡镇痛作用有关的阿片受体的存在，以后将阿片受体分为μ、K和γ等几型，以μ型的特异性激动剂的镇痛作用最强。吗啡属于以μ型为主的激动剂，另有芬太尼衍生物sulfen-tanil镇痛作用是吗啡的600～700倍，双氢埃托啡镇痛作用是吗啡的1200倍。在脑内已发现脑啡肽、β-内啡肽和强啡肽三大系统的内源性阿片样配基，是内源性吗啡样多肽，统称为内啡肽，新的阿片受体激动剂和内啡肽结构类似物的研究为寻找高效镇痛药开辟了新的途径。
心房钠尿肽（心钠素，ANP）是心房肌细胞内存在的一类肽类物质，具有强大的利尿、排钠和舒张血管作用，对控制高血压、缓解心功能不全有良好的作用。寻找高效、长效的ANP衍生物及非肽类ANP受体激动剂的利尿降压药正在深入研究中。
其他如作用于血管紧张素系统的药物中，继血管紧张素转换酶（ACE）抑制剂之后，第一个血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂降压药losartan已于最近上市。治疗血栓栓塞性心脑血管病的血栓素A2（TXA2）受体拮抗剂及兼有TXA2合成酶抑制及受体拮抗双重作用的药物正在研究开发中。
（三）离子通道调控剂
细胞膜离子通道是一类跨膜的生物大分子蛋白质，在细胞内外的物质交换和信息传递中起重要作用，能改变细胞的生理功能，参与人体多种生理功能特别是心血管系统功能的调节。近年来随着对离子通道的结构和功能的阐明，以离子通道为靶标研究和开发的心血管疾病治疗新药不断涌现。如钙拮抗剂的发展和β受体阻断剂、血管紧张素转化酶抑制剂被称为治疗心血管疾病的“里程碑”。近年来又开发了对血管平滑肌较心肌有更强选择性（如拉西地平、非洛地平）和对脑血管病、老年痴呆症有效的钙拮抗剂新药（如尼莫地平、尼卡地平）。20世纪80年代中期以来，钾通道开放剂为继钙拮抗剂之后研究心血管药物的热点，可松弛血管及呼吸道平滑肌，临床可用于高血压、心绞痛、外周血管阻塞性疾病、哮喘及泌尿道过敏等疾病，具有代表性药物如Pinacidil于1987年作为抗高血压药上市，其降压效果比肼肽嗪强3倍，不良反应轻微；Cromakalin是一种比硝苯地平更强的降压药，并对心肌有保护作用；Nicoranil为强效抗心绞痛药。
（四）其他
近年以来，体内活性物质如前列腺素（PG）、白三烯（LT）、血小板激活因子（PAF）、内皮素（ET）等在心血管药物的研究中，细胞因子如干扰素（IFN）、白介素（IL）、肿瘤坏死因子（TNF）等在免疫调节剂及肿瘤药物的研究中都取得重要进展，并为新型药物的开发研究开辟了新途径和提供新思路。每当一种新的内源性活性物质或内源性物质新的生理生化功能的发现，都有可能导致一类新型药物的出现。