揭秘抗利什曼病新药:FDA 获批药物靶向锥虫硫醇还原酶(TR)的虚拟筛选与分子模拟研究

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Experimental Parasitology 1.4

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  利什曼病治疗存在诸多难题,如现有药物疗效不佳、毒性大且易产生耐药性。研究人员针对利什曼原虫锥虫硫醇还原酶(TR)开展研究,经虚拟筛选和模拟分析,发现达沙替尼(Dasatinib)等药物或有抗利什曼病潜力,为新药研发提供方向。

  
利什曼病,这一隐匿在热带、亚热带及南欧地区的 “健康杀手”,由利什曼原虫属的二十余种胞内寄生原虫引发,每年在全球范围内制造 7 万至 100 万新增病例,无情夺走约 7 万人的生命 。它主要有皮肤型、黏膜皮肤型和内脏型三种临床类型,其中内脏利什曼病(VL)危害最为严重,主要由杜氏利什曼原虫(Leishmania donovani,Ld)和婴儿利什曼原虫(Leishmania infantum)作祟,在巴西、印度和东非等地肆意横行,严重威胁着当地民众的生命健康。

当前,利什曼病的治疗手段深陷困境。一线药物五价锑剂,像葡萄糖酸锑钠(Pentostam)和葡甲胺锑酸盐(Glucantime),以及二线药物两性霉素 B(AmB)、喷他脒(Pentamidine)、巴龙霉素(Paromomycin)和米替福新(Miltefosine),虽然在一定程度上能对抗病魔,但都有着致命缺陷。这些药物不仅毒性大,容易引发疲劳、可逆性肾衰竭、胰腺炎、全血细胞减少、关节疼痛等一系列不良反应,而且价格昂贵,给患者家庭带来沉重经济负担。更糟糕的是,随着时间推移,寄生虫对这些药物的耐药性不断增强,治疗效果大打折扣,这使得开发新的抗利什曼病药物迫在眉睫。

在这场与病魔的较量中,印度旁遮普大学动物学系和 PGIMER 药理学系的研究人员挺身而出。他们将目光聚焦在锥虫硫醇还原酶(Trypanothione Reductase,TR)上。TR 在维持寄生虫的氧化还原稳态中扮演着关键角色,是寄生虫生存的 “命根子”。而且,人体中不存在 TR,与之功能相似的谷胱甘肽还原酶(Glutathione Reductase,GR)与 TR 存在明显差异,这就为药物精准打击寄生虫提供了可能,让 TR 成为极具潜力的药物靶点。

研究人员采用了一系列前沿技术来探索针对 TR 的潜在抑制剂。首先,利用同源建模技术,借助 SWISS - MODEL 工具,以婴儿利什曼原虫的锥虫硫醇还原酶与 TRL156 的复合物为模板,成功构建出杜氏利什曼原虫 TR(LdTR)的三维结构模型。接着,他们从 ZINC 数据库中挑选出 1615 种 FDA 批准的药物,通过分子对接技术进行高通量虚拟筛选,依据结合分数和氢键数量筛选出表现优异的配体。随后,对筛选出的最佳化合物与 LdTR 的复合物进行分子动力学(MD)模拟和分子力学泊松 - 玻尔兹曼表面积(MM - PBSA)分析,进一步评估这些化合物与靶点的相互作用及结合稳定性。

在虚拟筛选环节,研究人员发现达沙替尼(Dasatinib)、瑞戈非尼(Regorafenib)、比卡鲁胺(Bicalutamide)、雷洛昔芬(Raloxifene)和西洛多辛(Silodosin)这几种药物表现出众。它们与 LdTR 的结合分数分别为 - 10.9、 - 10.6、 - 10.1、 - 9.7 和 - 9.6 kcal/mol 。MD 模拟研究显示,这些先导化合物与 LdTR 形成的复合物在模拟过程中稳定性良好,不会轻易 “散架”。MM - PBSA 分析结果更是令人振奋,这些化合物展现出较高的负结合自由能,意味着它们与 LdTR 的结合紧密,有潜力成为抑制 TR 的有效药物。

综合研究结果,研究人员得出结论:在计算机模拟层面,达沙替尼、瑞戈非尼、比卡鲁胺、雷洛昔芬和西洛多辛对杜氏利什曼原虫的 TR 表现出抑制活性,有望成为治疗内脏利什曼病的潜在药物。不过,目前这些只是基于计算机模拟的结果,还需要进一步开展体外和体内实验,对这些药物的实际疗效和安全性进行验证。

这项研究意义重大。它为抗利什曼病药物研发开辟了新方向,通过计算机辅助药物设计,从大量已批准药物中筛选潜在抑制剂,大大提高了新药研发效率,降低了研发成本。而且,研究聚焦于 TR 这一独特靶点,为后续开发高特异性、低副作用的抗利什曼病药物奠定了坚实基础。若后续实验能证实这些药物的有效性,将为全球数百万利什曼病患者带来新的希望,有力缓解公共卫生压力。

研究人员开展此项研究时,主要运用了以下关键技术:一是同源建模技术,用于构建 LdTR 的三维结构模型,解决了 LdTR 缺乏实验解析结构的难题;二是分子对接技术,对大量 FDA 批准药物进行虚拟筛选,快速锁定潜在抑制剂;三是分子动力学模拟和 MM - PBSA 分析技术,评估化合物与靶点的结合稳定性和相互作用强度,为筛选出更具潜力的药物提供量化依据。

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