cGAS-STING信号通路调节剂在免疫治疗中的研究进展

环鸟嘌呤-腺嘌呤核苷酸合成酶(cGAS)-干扰素基因刺激蛋白(STING)信号通路感知细胞质中的异常双链DNA后,诱导Ⅰ型干扰素(IFN-Ⅰ)和促炎细胞因子表达,从而激活宿主的免疫应答,增强机体抗肿瘤免疫反应和抗病原体感染。但是,cGAS-STING信号通路的持续激活会驱动自身免疫性疾病、衰老相关炎症和神经退行性病变等疾病。本文阐述了cGAS-STING信号通路参与调控多种免疫相关性疾病发生发展的机制,重点回顾了STING激动剂、cGAS抑制剂以及STING抑制剂的研发进展,为cGAS-STING调节剂的研发提供更多理论参考。

新型冠状病毒RNA依赖性RNA聚合酶抑制剂研究进展

由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型导致的新型冠状病毒感染席卷全球,寻找广谱抗病毒特效药一直是一项重大任务。RNA病毒的RNA依赖性RNA聚合酶是一类不同病毒间在结构和功能上高度保守的关键非结构蛋白,针对该聚合酶为靶点开发新的小分子抑制剂至关重要。本文作者从新型冠状病毒RNA依赖性RNA聚合酶的结构为出发点,详细阐述了该病毒RNA依赖性RNA聚合酶的作用机制以及不同种类抑制剂的特点。着重从药物化学的角度介绍了核苷类似物和非核苷类似物的作用特点和作用机制,综述了多种小分子聚合酶抑制剂化学结构与生物活性之间的关系。

赖氨酸特异性去甲基化酶1(LSD1)抑制剂的研究进展

赖氨酸特异性去甲基化酶1(LSD1)是一种黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)依赖的单胺氧化酶。研究证实,LSD1的异常表达与肿瘤的转移和增殖密切相关,是目前肿瘤靶向治疗的重要靶点之一。另外,LSD1还参与神经退行性疾病、心血管疾病、炎症反应等多种疾病的发生发展。目前,已经有多个抑制剂进入临床研究阶段。本文对LSD1的结构、作用机制以及LSD1抑制剂的研究进展作简要介绍,为设计开发新型LSD1抑制剂提供参考。

人工智能与分子模拟在药物设计中的研究进展

随着现代药物研究的不断深入,传统计算机模拟已经不能满足未来药物设计实验的需求。分子模拟作为传统计算机模拟的经典技术之一,可以构造分析复杂的分子模型,研究分子运动的动态过程,但模拟结果受人为因素影响大,准确度较低。近年来,人工智能与分子模拟技术的融合成为药物设计研究的新方法。人工智能技术利用大数据筛选出对应的化合物进行分子模拟,并将模拟结果反馈给人工智能系统进行学习,不断优化人工神经网络。联用人工智能与分子模拟技术,提高了药物设计研究的效率,降低了人为因素对模拟结果的影响,增加了模拟结果的可信度。该文总结了当前国内外应用人工智能和分子模拟技术进行药物设计的研究成果,以期为未来药物研发从计算机辅助药物设计(CADD)向人工智能辅助药物研发(AIDD)的转变提供参考。

BTK/JAK3双靶点抑制剂的设计合成和生物活性评价

以课题组前期发现的XL-12为先导化合物,通过末端苯环的结构修饰,进一步提高化合物的抗炎活性。设计并合成了12个目标化合物。所有目标化合物的结构经^(1)H NMR、^(13)C NMR和HRMS确证。体外活性测试结果显示大部分化合物对布鲁顿型酪氨酸激酶(Bruton’s tyrosine,BTK)和Janus激酶3(JAK3)具有较好的酶抑制活性,化合物I-3对Daudi细胞和BaF3-JAK3细胞显示中等的细胞增殖抑制活性。在体外抗炎活性评价中,化合物I-3能有效抑制炎症因子IL-6的产生。此外,在小鼠二甲苯致耳廓肿胀模型中,化合物I-3显示出优于阳性药依鲁替尼(ibrutinib)的抗炎活性。

基于集成机器学习和分子对接方法筛选新型的BTK抑制剂

布鲁顿酪氨酸激酶(Brutons tyrosine kinase,BTK)在B细胞恶性肿瘤和自身免疫性疾病等多种生物学过程中发挥重要作用,因此,抑制BTK是治疗多种疾病的一种有效策略。为了开发一种基于机器学习的虚拟筛选方法,以识别潜在的BTK抑制剂。首先,通过收集了一个由3499个活性BTK抑制剂和7927个非活性化合物组成的数据集,并使用3种分子描述符和6个机器学习算法构建了18个分类模型和2种集成分类模型。模型性能评估显示,基于直径为4的扩展连接指纹(extended-connectivity fingerprint with diameter 4,ECFP4)描述符和深度神经网络(deep neural network,DNN)、随机森林(random forest,RF)、支持向量机(support vector machine,SVM)算法构建的集成模型更加准确可靠。接着,利用最佳集成模型从ZINC数据库中的5×10^(6)个分子中筛选出93个潜在的新型的BTK抑制剂,通过分子对接进一步分析它们与BTK蛋白晶体的结合模式。最终筛选出6个具有高亲和力的BTK抑制剂,它们能与活性口袋中的关键的氨基酸残基Thr474、Glu475、Met477、Cys481和Asp539等形成稳定的氢键相互作用。预测的吸收、分布、代谢、排泄和毒性(absorption,distribution,metabolism,excretion and toxicity,ADMET)参数表明这些候选化合物具有良好的药代动力学参数和安全性。分子动力学模拟进一步说明了这些化合物能与BTK蛋白稳定结合,有望成为开发新型BTK抑制剂的先导化合物。

基于人工智能的小分子生成模型在药物发现中的研究进展

随着人工智能技术的快速发展,小分子生成模型已成为药物发现领域的重要研究方向。该类模型,包括生成对抗网络(GANs)、变分自编码器(VAEs)和扩散模型等,已被证明在优化药物属性和生成复杂分子结构方面具有显著能力。本文综合分析了上述先进技术在药物发现过程中的应用,展示了其如何补充和改进传统药物设计方法。同时,提出了当前方法在数据质量、模型复杂性、计算成本及泛化能力等方面的挑战,并对未来的研究方向进行了展望。

负载3-甲基腺嘌呤介孔二氧化硅的制备与释药性能研究

目的制备唑来膦酸(ZOL)修饰的聚多巴胺(PDA)包覆介孔二氧化硅(MSN)纳米颗粒,对其进行表征及释药性能研究。方法将ZOL与氨基-聚乙二醇-巯基连接作为骨靶向配体,通过加成反应修饰在PDA包覆的MSN表面,得到药物载体MSN@PDA-PEG-ZOL,通过1H-NMR、FT-IR、TEM、粒径及Zeta电位等方法对其进行表征。以自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-MA)为药物模型,设计不同药物浓度计算载药量及包封率,筛选最佳处方,并考察药物在不同环境下的释放量。结果制备得到的纳米颗粒为分散均匀的球形结构;粒径及Zeta电位分别为(229.1±8.8)nm、-(30.3±0.6)mV;载药浓度在1000μg·mL^(-1)时,其包封率为(90.87±0.05)%,载药量为(37.55±0.02)%。纳米颗粒在pH 7.4的PBS溶液中48 h内的药物释放率为(16.99±0.15)%,在pH 5.0的PBS溶液中的释放率为(65.11±1.64)%,有利于药物在肿瘤微环境中的释放。结论本文成功制备了负载3-MA且具有靶向性和pH响应性的纳米制剂,其分散性好,具有高载药量、高包封率等特点,可为后续研究奠定基础。

脑靶向麻醉双药纳米体系的制备及性质研究

目的构建一种丙泊酚-羟丁酸钠脑靶向麻醉双药纳米体系(lactoferrin-modified brain-targeted propofol-sodium hydroxybutyrate dual-anesthetics starch nanocomposite,Lf-SNPs),评估其脑靶向、麻醉增效的性能。方法本研究选择天然淀粉作为纳米材料,乳铁蛋白作为脑靶向蛋白,采用反相乳液法制备脑靶向纳米体系,分别通过疏水作用力、静电作用力实现麻醉药丙泊酚、羟丁酸钠的联合负载及脑内靶向递送,测定其粒径、电位、体内分布;将20只C57BL/6小鼠随机分为对照组(同浓度混合药物)和Lf-SNPs组,每组各10只,通过尾静脉给药记录小鼠的镇静催眠持续时间,评估其麻醉药效性能。结果Lf-SNPs粒径(330.6±22.6)nm,平均电位(–23.4±0.5)mV,静脉给药30s即可见脑内分布,3min时达峰值,可持续分布达30min,单次注药镇静催眠持续时间(38.7±5.9)min,较对照组明显延长(P<0.05),可增强麻醉效果。结论Lf-SNPs具有丙泊酚、羟丁酸钠联合负载能力,可实现脑内靶向递送,增强麻醉药效。

喹啉酮类BRD4抑制剂的3D-QSAR研究

使用比较分子力场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数法(CoMSIA)对33个已报道的喹啉酮类BRD4抑制剂进行3D-QSAR模型建立,研究了其化学结构和生物活性间的关系,并用计算机辅助药物设计(computer-aided drug design,CADD)设计出7个喹啉酮类抑制剂。结果表明,建立的CoMFA(q^(2)=0.926,r^(2)=0.997,r^(2)_(pred)=0.744)和CoMSIA(q^(2)=0.939,r^(2)=0.991,r^(2)_(pred)=0.786)模型具有较好的预测能力,基于这些模型设计的7个新喹啉酮类BRD4抑制剂具有高活性,并对其进行ADMET性质评价和类药性分析。以上研究结果有助于改造和开发更加有效的喹啉酮类BRD4抑制剂。

新型冠状病毒蛋白酶抑制剂研究进展

由SARS-CoV-2引起的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)已经造成数百万人死亡,至今仍未停止传播,给人类健康和社会稳定造成了严重的影响。SARS-CoV-2的蛋白酶包括PL蛋白酶和3CL蛋白酶,具有切割多聚蛋白和抑制宿主先天性免疫反应等功能,在冠状病毒的生命周期中起重要作用。PL蛋白酶和3CL蛋白酶在不同冠状病毒中基因序列高度保守,是开发抗冠状病毒药物的理想靶点。根据蛋白酶与抑制剂的结合方式不同,将已报道的抑制剂分为共价抑制剂和非共价抑制剂,分别介绍了PL蛋白酶抑制剂和3CL蛋白酶的研究现状及不同抑制剂的作用特点、设计思路、化学结构及其生物活性,以期为抗冠状病毒药物的研发提供参考。

二肽基肽酶I抑制剂的研究进展

中性粒细胞是先天免疫系统的重要组成部分,其功能失调和多种疾病密切相关.二肽基肽酶I是一种溶酶体半胱氨酸蛋白酶,介导中性粒细胞相关炎症过程,在多种炎症性疾病中发挥关键作用,因此成为炎症性疾病治疗药物开发的新颖靶点.文章从基于经验的药物设计、基于靶标的理性设计和靶标设计位点新选择三个方面综述了二肽基肽酶I抑制剂的研究进展,旨在为开发新型高效、低毒的二肽基肽酶I抑制剂提供参考.

靶向PD-1/PD-L1蛋白-蛋白相互作用小分子抑制剂研究进展

目的:阐述PD-1/PD-L1的相互作用机制及其在癌细胞免疫逃逸上的作用,并介绍近几年开发的靶向PD-1/PD-L1的新型小分子抑制剂。方法:检索国内外PD-1/PD-L1抑制剂的文献,整理和比较近几年开发的靶向PD-1/PD-L1的小分子抑制剂。结果:PD-1/PD-L1抑制剂主要包括单克降抗体、拟肽抑制剂和小分子抑制剂,主要通过阻断PD-1/PD-L相互作用,形成PD-L1二聚体发挥作用。意义:开发靶向PD-1/PD-L1的小分子药物是一个具有挑战性的过程,小分子抑制剂具有比抗体更好的抑制肿瘤生长和迁移的能力,近几年小分子抑制剂的设计思路为小分子抑制剂的设计提供了新的思路。

星点设计-效应面法优化超声提取桂籽中三萜化合物的工艺研究

目的本研究以桂籽为原材料,采用星点设计(CCD)-效应面法(RSM)等多种方法优化桂籽总三萜(OFSTT)的提取工艺及其含量测定研究。方法采用单因素、Plackett-Burman(PB)、最陡爬坡和CCD-RSM实验,建立各因素与响应值之间的数学模型,确定OFSTT的最佳超声提取工艺。结果通过单因素试验,得到了关于桂籽总三萜含量变化的趋势线,进一步利用PB实验筛选出对OFSTT产生显著影响的因素(提取功率、液料比及提取次数),通过最陡爬坡实验设计出极值点,以此作为效应面设计的中心点,采用星点设计-效应面法优化了OFSTT提取工艺的最佳提取工艺条件:乙醇溶剂分数60%,液料比25∶1(mL/g),提取温度65℃,提取功率325W,提取时间30min,提取3次;该条件下OFSTT的提取率为7.251%,实际值与预测值的偏差为2.05%。结论本研究采用CCD-RSM实验优化了OFSTT的提取工艺,该工艺稳定,提取率较高,实际值与预测值吻合度高,为后续桂籽三萜类物质进一步结构鉴定及生物活性作用研究提供参考价值。

新型靶向αvβ6多肽的设计、合成与亲和力评价

通过计算机辅助药物设计策略及固相合成法设计并筛选具有全新结构的αvβ6多肽配体,并用酶联免疫吸附法(ELISA)测定多肽配体与αvβ6的结合亲和力,建立αvβ6多肽配体的筛选方案.首先用Sybyl-X 1.3对αvβ6多肽配体及天然配体进行分子对接;其次用Amber 16对分子对接结果进行分子动力学模拟,确定多肽配体与αvβ6蛋白之间的结合模式,并以RGDLXXL(X为任意氨基酸)为多肽配体核心结构,通过逐步延伸氨基酸构建虚拟肽库,筛选获得长度为7~10个氨基酸的多肽配体,进一步通过相似氨基酸替换的方法设计筛选不同于RGDLXXL核心的新的多肽配体;最后用固相合成法合成新设计的多肽配体,利用间接ELISA法测定多肽配体-αvβ6的结合亲和力.已有多肽配体和天然配体的分子对接以及分子动力学模拟结果表明,αvβ6与配体的结合主要通过Asp218和多肽配体之间形成氢键,以及Mg2+和多肽配体形成金属螯合作用完成.结合虚拟组合筛选与相似氨基酸替换,发现GRTDLGTLLFR,GRRTDLATIHG,RTDVGRVRGRG和RGDVGRVGR等多肽均满足该结合模式,RTDVGRVRGRG与αvβ6的亲和力为10.76μmol/L.可见RTDVGRVRGRG与αvβ6亲和力良好,是一条全新的αvβ6多肽配体.

基于增强采样构建的隐式马尔可夫状态模型分析GLP-1R激动剂对GLP-1R激活机制

目的 基于增强采样构建的隐式马尔可夫状态模型,分析胰高血糖素样肽1受体(GLP-1R)激动剂PF-06882961激活GLP-1R的机制。方法 从PDB数据库中下载GLP-1R晶体结构(PDBID:6X1A),基于该晶体结构构建PF06882961与GLP-1R结合的高斯加速动力学(GaMD)体系,模拟PF06882961与GLP-1R结合的动力学轨迹。使用工具包Pyemma读取PF06882961与GLP-1R结合的GaMD动力学轨迹,构建马尔可夫模型。然后分别从一级结构[关键氨基酸残基间的αC间距(Glu247-His180;Glu364-Arg190)]和二级结构[关键α螺旋间扭转角(Val365-Pro358-Ala350;Arg380-Phe390-Met397)]两个层面对构建的马尔可夫模型中PF-06882961与GLP-1R复合物若干构象进行聚类分析,得出5个结构具有差异的PF-06882961与GLP-1R复合物宏观态构象(S1、2、3、4、5),将其可视化后分析各个宏观态构象之间的结构差异,以明确PF-06882961激活GLP-1R的结构基础。结果 从二级结构层面进行聚类分析时,PF06882961与GLP-1R结合后,GLP-1R细胞外结构域部分与跨膜结构域间距离减小,GLP-1R下游的G蛋白发生了重要构象转变。从一级结构及二级结构层面进行聚类分析时,PF-06882961结合GLP-1R后,GLP-1R的跨膜结构域内关键氨基酸残基重排出新的极性网络(Glu364-Tyr241-His180-Glu247),细胞外结构域内由Phe385-Tyr203-Tyr148组成π-π堆叠网络。结论 PF-06882961与GLP-1R结合后,通过由Phe385-Tyr203-Tyr148组成的π-π堆叠网络、由Glu364-Tyr241-His180-Glu247重排而成的新极性网络分别稳定GLP-1R的细胞外结构域及跨膜结构域,从而激活GLP-1R。

人工智能在抗癌肽研发中的应用与挑战

抗癌肽(anticancer peptides,ACPs)因其高效低毒和高选择性优势成为研究焦点,而基于人工智能的ACPs识别和设计方法较传统实验方法成本低廉、成功率高且能够探索更广阔的序列空间。本文重点介绍了人工智能技术在ACPs生成和识别过程中的应用,包括深度生成模型探索新型ACPs设计以及基于机器学习和深度学习的ACPs识别方法。此外,文章还讨论了当前研究中存在的模型可复现性和可解释性不足、缺乏经过实验验证的阴性数据等挑战,并对未来研究方向提出展望,以期为ACPs的研发提供新思路。

氨基葡萄糖/DNA复合纳米材料的构建及其对Raw264.7细胞功能的影响

目的构建一种无镁离子组装的新型氨基葡萄糖/DNA复合纳米材料,验证氨基葡萄糖能否介导组装DNA纳米管(nanotube,NT),并评价其对体外Raw264.7细胞功能的影响。方法采用梯度退火法,使用Y1、Y2和Y3这3条DNA单链,以氨基葡萄糖(glucosamine,GlcN)为介质组装DNA NT,构建氨基葡萄糖/DNA复合纳米材料(NT^(GlcN))。使用原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)观察其纳米结构,激光动态光散射(dynamic light scattering,DLS)测量该纳米材料的尺寸。选用Raw264.7细胞系,采用CCK-8法测试氨基葡萄糖或NT^(GlcN)的细胞毒性,流式细胞术和激光共聚焦考察细胞对该纳米结构的摄取效率,RT-qPCR测定NT^(GlcN)和NTMg(镁离子介导组装的DNA纳米管)对脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导的巨噬细胞炎症因子(IL-1β、IL-6)表达水平的影响。结果氨基葡萄糖可以成功介导NT^(GlcN)的合成,稳定性较好。AFM表征结果表明,NT^(GlcN)为管状颗粒,均匀地分散在云母表面上;DLS测量表明NT^(GlcN)的直径为(15.26±3.86)nm。细胞实验显示:较之NTMg,巨噬细胞对NT^(GlcN)有更高的细胞摄取效率,NT^(GlcN)处理后细胞存活率更高(P<0.05);NT^(GlcN)处理后,LPS诱导的巨噬细胞炎症因子表达降低(P<0.05)。结论本研究构建的氨基葡萄糖/DNA复合纳米材料具有良好的稳定性、生物相容性和细胞摄取效率;能降低氨基葡萄糖的细胞毒性,并能通过降低Raw 264.7细胞炎症因子的表达来抑制细胞炎症反应。

三七素类似物的合成及促凝活性研究

目的 研究在三七素分子上以显酸性的四氮唑基团进行电子等排替换对其促凝活性的影响。方法 以N2-Fmoc-L-2, 3-二氨基丙氨酸为原料,分别与2H-1, 2, 3-三氮唑-2-乙酸,1H-1, 2, 4-三氮唑-1-乙酸,1H-四氮唑-5-乙酸反应,合成3种三七素类似物,并通过质谱(MS)、核磁共振氢谱(1H NMR)及核磁共振碳谱(13C NMR)对其结构进行确证。结果 3种三七类似物分别为2-({[(9H-芴-9-基甲基)氧基]羰基}氨基)-3-{[2-(1, 2, 3-三氮唑-2-基)乙酰基]氨基}丙酸(Ⅰ),2-({[(9H-芴-9-基甲基)氧基]羰基}氨基)-3-{[2-(1, 2, 4-三氮唑-1-基)乙酰基]氨基}丙酸(Ⅱ)及2-({[(9H-芴-9-基甲基)氧基]羰基}氨基)-3-{[2-(3H-1, 2, 3, 4-四氮唑-5-基)乙酰基]氨基}丙酸(Ⅲ)。凝血4项检查与血浆复钙时间检测表明,Ⅲ的促凝血活性优于Ⅰ、Ⅱ。结论 在三七素分子上以显酸性的四氮唑基团进行电子等排替换,对其促凝活性有一定的增强作用。

基于酰胺甲基化策略的GluA2内吞阻滞剂环肽的合成及评价

目的在GluA2-3Y结构基础上通过环化和N-甲基化策略设计甲基化环肽,提高化合物与靶标的亲和力、神经保护活性及稳定性。方法基于Fmoc固相合成法合成目标多肽,经RP-HPLC对多肽进行分析和纯化。采用表面等离子共振技术测试多肽与BRAG2蛋白的亲和力。通过CCK8法检测多肽对HT22细胞的毒性。构建氧糖剥夺(OGD)模型评价多肽的体外神经保护活性。通过HPLC检测多肽的血浆稳定性。结果基于Fmoc固相合成法共设计合成14条多肽,经RP-HPLC分析纯度均在90%以上。表面等离子共振结果显示:环肽c10c-Y-5表现出与对照药Ac-3Y相近的亲和力,解离常数KD为0.68μmol·L^(-1),与BRAG2蛋白有较强的亲和力。CCK8法测试多肽的毒性结果显示:10μmol·L^(-1)多肽在HT22细胞上基本没有毒性。环肽在OGD模型上对HT22细胞的神经保护活性结果显示:与模型组相比,环肽c10c-Y-2在1μmol·L^(-1)和10μmol·L^(-1)下有神经保护活性(P<0.05);环肽c10c-Y-5在3个浓度下有神经保护活性(P<0.05);环肽c10c-Y5G6在10μmol·L^(-1)下有神经保护活性(P<0.01)。环肽的血浆稳定性实验结果显示:c10c-Y-2和c10c-Y-5经环化和N-甲基化修饰后,与线性肽相比稳定性有大幅度提高。结论本研究应用SPR技术和多肽在OGD模型上对HT22细胞的神经保护活性评价手段,筛选出了具有潜在神经保护活性且增强了血浆稳定性的环肽c10c-Y-2和c10c-Y-5,可为多肽药物的修饰改造提供思路和依据。