基于药物重定位的支气管源性癌基因生物标志物抑制剂发现：天然化合物Dracorubin的多靶点抑制研究

《Hormones & Cancer》：Discovery of drug candidate to inhibit bronchogenic carcinoma genes biomarkers based on drug repurposing

本研究针对支气管源性肺癌（Bronchogenic carcinoma）治疗中多靶点抑制的难题，通过计算生物学方法筛选出天然化合物Dracorubin，该化合物可同时抑制MLKL、YWHAG、OAS3、TFRC、NXA2、CDK6、NTN1、CD59、RRAS2和CYP51A1等10个关键生物标志物。分子对接和分子动力学模拟显示Dracorubin与所有靶点均形成稳定复合物（结合自由能ΔGbind达-157.67 kJ/mol），且具备优良的ADMET特性。该研究为开发覆盖肺癌多阶段的广谱抑制剂提供了新策略。

　　

肺癌是全球范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，其中支气管源性肺癌（Bronchogenic carcinoma）作为主要病理类型，其五年生存率长期徘徊在25%左右。尽管靶向治疗和免疫治疗取得了显著进展，但肿瘤异质性和耐药性仍是临床治疗的重大挑战。尤其值得关注的是，不同分期（I-IV期）的肺癌患者存在差异化的基因表达谱，这使得针对单一靶点的药物往往难以覆盖疾病全周期。在这一背景下，通过药物重定位（drug repurposing）策略发掘可同时干预多个致癌通路的多靶点抑制剂，成为突破当前治疗瓶颈的新思路。

本研究基于前期通过元启发式算法鉴定的10个支气管源性肺癌分期相关生物标志物——MLKL（Mixed lineage kinase domain-like protein）、YWHAG（14-3-3蛋白γ）、OAS3（2'-5'-寡腺苷酸合成酶3）、TFRC（转铁蛋白受体1）、ANXA2（Annexin A2）、CDK6（细胞周期蛋白依赖性激酶6）、NTN1（Netrin-1）、CD59（保护素）、RRAS2（Ras相关蛋白R-Ras2）和CYP51A1（羊毛甾醇14α-脱甲基酶），系统评估了2299种植物来源天然化合物的多靶点抑制潜力。研究团队采用自动化分子对接（AutoDock Vina）进行初筛，继而通过150纳秒全原子分子动力学模拟（GROMACS-2022）验证结合稳定性，并利用MM/GBSA方法计算结合自由能。此外，通过OSIRIS和pkCSM平台对先导化合物进行了ADMET（吸收、分布、代谢、排泄和毒性）特性预测。

关键技术方法包括：1）基于PDB数据库的靶点三维结构优化；2）AutoDock Vina对2299种植物配体的分子对接筛选；3）GROMACS-2022进行150 ns分子动力学模拟；4）MM/GBSA结合自由能计算；5）OSIRIS/pkCSM平台的ADMET特性预测。

4.1 Dracorubin作为广谱天然抑制剂的鉴定

通过分子对接筛选，发现蒽醌类化合物Dracorubin（CID: 160270）对全部10个靶点均表现出优异结合活性，对接得分介于-47.9 kJ/mol（CYP51A1）至-18.9 kJ/mol（ANXA2）之间。该化合物具有平面刚性结构和高疏水性（logP≈5.7），其多靶点特性可能源于其可适配不同蛋白的疏水口袋。

4.2 分子动力学模拟验证复合物稳定性

150 ns分子动力学模拟显示，所有Dracorubin-蛋白复合物的骨架RMSD（均方根偏差）均稳定在0.30 nm以下，其中RRAS2复合物RMSD最低（0.15±0.02 nm）。配体自身RMSD始终低于0.10 nm，表明Dracorubin在结合口袋中保持稳定构象而未发生解离。回转半径（Rg）分析进一步证实复合物整体结构紧凑性未受破坏。

4.3 结合自由能及作用力分析

MM/GBSA计算显示Dracorubin与所有靶点的结合均呈自发过程（ΔG_bind为负值），其中与CYP51A1结合最强（-157.67±7.05 kJ/mol）。能量分解表明范德华力（ΔE_VDW）是主要驱动力，例如CYP51A1中该贡献达-252.06 kJ/mol。尽管氢键数量较少（平均每个复合物<1个），但疏水相互作用占主导（平均7.2个/复合物），说明结合主要依赖疏水互补效应。

4.4 分子识别模式

Dracorubin通过其蒽醌骨架与靶点形成密集疏水网络，如在CYP51A1中与L134、T135、Y145等残基形成包埋式结合。氢键仅存在于OAS3（R836）、CDK6（H100、K147）和RRAS2（Y105、Q110）三个靶点中，主要起构象锚定作用。

4.5 药代动力学与毒性预测

Dracorubin表现出理想的口服生物利用度（肠道吸收率98.9%），且可抑制P-糖蛋白外排作用。毒性预测显示无致突变性、无皮肤致敏性，急性毒性LD₅₀为2.38 mol/kg，中枢神经系统渗透性低（CNS permeability=-0.97），有利于降低神经副作用。

本研究首次通过计算生物学手段证实天然化合物Dracorubin可同时靶向支气管源性肺癌的10个关键生物标志物，其多靶点抑制作用覆盖细胞周期调控（CDK6）、胆固醇代谢（CYP51A1）、坏死性凋亡（MLKL）、免疫逃逸（CD59）和铁稳态（TFRC）等多条致癌通路。分子动力学模拟与能量分析表明，该化合物通过独特的疏水主导结合模式与不同结构靶点形成稳定复合物，且具备良好的药代动力学特性。这一发现不仅为开发覆盖肺癌多阶段的广谱抑制剂提供了新候选分子，更展示了天然产物作为多靶点药物骨架的潜力。后续实验验证应重点开展结合亲和力测定（SPR/MST）、细胞水平靶点 engagement 验证（CETSA）以及肺癌模型功能研究，以推进其向临床转化。