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针对卵巢癌铂类化疗耐药及肿瘤异质性难题,研究人员基于多组学整合与计算机辅助药物设计,开展靶向 CDK1/TTK 信号通路的双靶点抑制剂筛选。发现 NSC765690 在 NCI-60 卵巢癌细胞系中具强效抗增殖活性(IC50 0.41-1.29 μM),为卵巢癌治疗提供新策略。
卵巢癌作为全球女性中致死率位居前列的妇科恶性肿瘤,其早期诊断困难,多数患者确诊时已处于晚期,且极易对铂类化疗产生耐药性,导致五年生存率长期徘徊在低位。传统单靶点治疗难以应对肿瘤异质性与耐药机制的复杂性,开发新型多靶点抑制剂成为突破治疗瓶颈的关键方向。在此背景下,来自台北医学大学等国内研究机构的团队,聚焦细胞周期调控关键激酶 CDK1(细胞周期蛋白依赖性激酶 1)和 TTK(双特异性蛋白激酶,又名 Mps1),开展了系统性的计算机辅助药物发现研究,相关成果发表于《Computers in Biology and Medicine》。
研究团队采用的核心技术方法包括:①多组学数据整合,分析 GEO 数据库中 4 套卵巢癌转录组数据集(GSE146553、GSE26712、GSE124766、GSE54388),结合 TCGA 数据,鉴定出 35 个差异表达基因(DEGs);②基于 STRING 数据库构建蛋白 - 蛋白相互作用(PPI)网络,通过拓扑分析筛选出 CDK1 和 TTK 作为核心靶点;③利用 AutoDock 和 Python Prescription 进行分子对接,结合 SwissADME、ADMETlab3.0 等工具开展药物代谢动力学(ADMET)预测;④在 NCI-60 卵巢癌细胞系 panel(包括 IGROV1、OVCAR-3、NCI/ADR-RES 等 7 种细胞系)中,通过 sulforhodamine B(SRB) assay 评估化合物的抗增殖活性(GI50、TGI、LC50);⑤运用机器学习模型整合分子指纹与自然语言处理特征,预测化合物结合亲和力及毒性。
3.1 抗增殖活性验证
通过多剂量筛选发现,NSC765690 在 7 种卵巢癌细胞系中表现出广谱强效抗增殖活性,尤其在耐药模型 NCI/ADR-RES(GI50=0.415 μM)和高侵袭性 OVCAR-3(GI50=0.436 μM)中效果显著。与其他 9 种水杨酸苯胺衍生物相比,其 GI50值最低(0.41-1.29 μM),且对 p53 阴性的 OVCAR-5 抑制作用较弱(GI50=4.04 μM),提示 p53 状态可能影响药物敏感性。
3.2 作用机制与靶点关联
COMPARE 分析显示,NSC765690 的药物响应谱与 rapamycin、cabozantinib 等临床药物高度相似(相关系数 r=0.52-0.92),暗示其可能通过调控细胞周期与凋亡通路发挥作用。分子对接证实,NSC765690 与 CDK1(结合能 - 8.7 kcal/mol)和 TTK(结合能 - 9.5 kcal/mol)的 ATP 结合域形成稳定氢键与疏水相互作用,如与 TTK 的 LYSA:553和 GLYA:605形成氢键,验证了双靶点结合特性。
3.3 药代动力学与安全性评估
ADMET 预测显示,NSC765690 符合 Lipinski's Rule of Five,具良好口服生物利用度(生物利用度评分 0.55),无血脑屏障穿透性,且 hERG 通道抑制、肝毒性及 AMES 致突变性预测值均显著低于临床对照药物。其分子结构中的氟化芳香环与腈基(-CN)增强了靶点结合特异性,而低分子量(376.31 g/mol)和适度亲脂性(LogP=4.19)保障了成药潜力。
3.4 基因特征与通路富集
通过 Venn 分析整合 4 套数据集,鉴定出 74 个共同差异基因,其中 CDK1 和 TTK 为唯一在所有数据集中上调的核心基因。GO 与 KEGG 富集显示,二者显著关联细胞周期调控、染色体分离及癌症特征通路(如 p53 信号通路)。Kaplan-Meier 生存分析表明,CDK1 高表达与卵巢癌患者总生存期缩短显著相关(HR=1.15, P=0.029),进一步确认其作为治疗靶点的临床意义。
研究证实,NSC765690 通过双靶向抑制 CDK1/TTK,有效阻断卵巢癌细胞的 G2/M 期进程,诱导凋亡并逆转耐药表型。其独特的作用机制克服了传统单靶点药物的局限性,且在耐药模型中的强效活性为解决临床化疗耐药难题提供了新方向。ADMET 特性显示其具备开发为口服小分子药物的潜力,为后续体内药效学研究奠定了基础。该研究建立的 “多组学靶点筛选 - 计算机辅助设计 - 跨平台验证” 整合框架,为复杂恶性肿瘤的靶向药物开发提供了可推广的方法论,尤其在应对肿瘤异质性与耐药机制方面展现出显著优势,有望推动卵巢癌精准治疗的临床转化。