[发明专利]一种快速发现Topo1抑制剂分子的筛选方法

说明书

本发明公开了一种快速发现Topo1抑制剂分子的筛选方法，包括以下步骤：(1)蛋白晶体的获取及处理；(2)虚拟筛选模型预测能力的校准及筛选模型的建立；(3)生物学验证/细胞增殖实验；(4)利用在线开源软件计算筛选得到的分子的ADMET性质，过滤掉不满足性质的分子,与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种快速发现Topo1抑制剂分子的筛选方法，利用模型对SPCES数据库进行虚拟筛选，本发明首次建立了Topo1的虚拟筛选方法，通过药物的虚拟筛选,可以在短时间内获得活性化合物的线索，将研究目标从几百万个化合物集中到几十个化合物。

技术领域

本发明涉及药物筛选和预测方法领域，具体为一种快速发现Topo1抑制剂分子的筛选方法。

背景技术

白血病是一种造血干细胞恶性克隆性疾病，临床多表现为发热、出血、贫血、白血病细胞浸润，在我国被列为十大高发性肿瘤之一。在我国发病率居于各种恶性肿瘤死亡率的第六或第七位，但在儿童和青年的恶性肿瘤中,白血病则列居第一位。

目前，白血病的治疗药物主要有以下几种：(1)以自血病干细胞为靶点的药物，研究发现白血病干细胞主要表达髓系抗原，包括CD13、CD33等，作为CD33抗体制剂之一的吉妥单抗(Gemtuzumab Ozogamicin，GO)是抗肿瘤抗生素卡奇霉素与人源化CD33单抗的耦合物，关于GO的临床应用一直存在争议，有试验证实GO与其他传统化疗药物联合应用治疗儿童白血病有一定疗效，但是后期研究证明该抑制剂并不能阻止白血病的复发，也不能降低死亡率；(2)酪氨酸激酶抑制药，Bcr-abl是一种由bcr基因和c-abl原癌基因融合产生的致癌基因。该基因表达的Bcr-Abl癌蛋白是慢性粒细胞白血病的病理学基础。Bcr-abl抑制剂是一组酪氨酸激酶抑制药物，包括伊马替尼、尼洛替尼、达沙替尼。其中伊马替尼是一种特异性很强的酪氨酸激酶抑制剂。然而，Abl激酶结构域的突变或其他原因导致肿瘤耐药性的出现大大降低了药物的效果；(3)泛素一蛋白酶体抑制剂，泛素-蛋白酶体通路是进行蛋白质选择性降解的重要途径之一，在细胞内调控细胞周期依赖蛋白P21、P27、抑癌基因P53和核转录因子NF-KB等多种蛋白。当蛋白酶体超出正常生理作用时，它可以影响多种调节蛋白，从而通过减弱生长抑制和减少细胞凋亡等促进肿瘤的发生。硼替佐米是一种合成的高选择性蛋白酶体抑制剂，多项研究证实其对白血病也有治疗作用，但对于复发性白血病的疗效不佳。

传统的药物研发方法耗时费力，近年来，计算机化学的迅猛发展，基于分子对接的虚拟筛选方法已经成为药物发现过程中一种重要的手段。作为计算机辅助药物设计中一项实用化技术，虚拟筛选擅长于用筛选不同类型的小分子化合物数据库(10万～100万个)，从中得到结构新颖的化合物，通过虚拟筛选大大减少了缩短了研究时间，并节约了研究经费。虚拟筛选在药物设计等方面的成功应用，为分子模拟和药物设计领域筛选新型高效的药物分子开辟了新的思路和方法，具有重要的研究意义。

近年来，利用计算机辅助白血病药物设计已经取得了一定的成果，因此，利用计算机辅助白血病药物设计的研究可以更好的开展白血病的治疗。国内外少数学者开始将基于拓扑异构酶I(TopoisomeraseI，TopoI)抑制剂的联合方案试用于慢性白血病的治疗，取得良好效果,拓扑替康作为以拓扑异构酶I为靶点的药物能促进急性淋巴细胞白血病快速凋亡，并能在三种不同的严重联合免疫缺陷(SCID)小鼠模型中诱导出有效的治疗白血病活性。因此，基于虚拟筛选的Topo1抑制剂治疗白血病具有良好应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速发现Topo1抑制剂分子的筛选方法，首次采用计算机辅助药物设计方法对白血病展开了药物研究，节省了时间和人力成本，通过理论结合实验，为白血病药物的设计开发提供一定的参考价值。

本发明的设计思路是：先获取及处理蛋白晶体，然后进行虚拟筛选模型预测能力的校准及筛选模型的建立，之后利用分子对接软件，对化合物进行对接打分，再利用在线开源软件计算筛选得到的分子的ADMET性质，过滤掉不满足性质的分子。