[发明专利]一种法尼基焦磷酸合酶FPPS抑制剂的筛选方法及应用

说明书

本发明提供了一种法尼基焦磷酸合酶FPPS抑制剂的筛选方法，包括：1)FPPS模板构建，2)数据集准备；3)基于分子对接的虚拟筛选；4)基于药效团模型的虚拟筛选；5)结合能计算；6)综合步骤3)、4)和5)的对接打分，药效团模型FitValue值和结合能，获得FPPS抑制剂；7)对虚拟筛选获得的FPPS抑制剂进行FPPS酶活性抑制实验，确定FPPS抑制剂，如式I所示结构。本发明充分发挥了理论筛选的优势，减少药物合成的盲目性，有效提高阳性药物命中率，节省人力、物力、财力，实现老药新用价值。本发明还提供了筛选获得的FPPS抑制剂在制备治疗结肠癌药物中的应用。

技术领域

本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种以法尼基焦磷酸合酶FPPS为靶点的虚拟筛选方法，以及该方法获得的FPPS抑制剂和作为制备治疗结肠癌药物的应用。

背景技术

甲羟戊酸通路是生物体内多种基本产物所必须的生物化学途径，主要包括胆固醇，类异戊二烯、多萜醇和泛醌等。近来已证实多种致癌途径最终归因于甲羟戊酸通路，以维持在解除管制代谢区域内的癌细胞存活。致癌和肿瘤抑制途径关联于甲羟戊酸通路，特别是具有代谢异常的癌细胞通过上调该通路以维持细胞增殖。甲羟戊酸通路为非转化细胞的高调控途径，调控机制中的任何变化均将导致该途径失调，最终导致肿瘤疾病的发生。因此，甲羟戊酸通路已成为治疗癌症相关药物研究的重要通路，该途径调节剂的设计和应用也随之成为癌症治疗研究的重要方面。法尼基焦磷酸合酶(Farnesyl pyrophosphatesynthase，FPPS)作为甲羟戊酸通路中的关键酶之一，已成为治疗多种疾病的重要分子靶点，如抗肿瘤药物、抑菌剂，神经代谢性疾病药物以及抗寄生虫药。

阿仑膦酸、利塞膦酸、唑来膦酸等因其强效、低剂量、使用方便等特点，被认为是具有更优临床疗效且适应症更加广泛的含氮双膦酸(N-BPs)类FPPS抑制剂。然而，当前双膦酸类FPPS抑制剂在临床上表现出较差的细胞摄取和对非骨组织的靶向性。由于该类药物具有较高的极性，导致其较差的细胞膜通透性和药代动力学性质，且缺乏肿瘤特异性识别摄取和分子靶向性，对正常细胞产生较大的细胞毒作用。同时，N-BPs具有较短的血浆半衰期。因此，这类药物以非骨组织疾病(如癌症)为治疗靶标的临床应用受到极大限制，亟需寻找选择性高的新型结构的FPPS药物先导物。

药物发现是一个昂贵、低效和冗长的过程，而计算机辅助药物设计方法的出现，为新药研发注入了新的活力。近年来，利用虚拟筛选(Virtual Screening,VS)方法已成功筛选设计出多种活性药物分子。因此，在计算机辅助药物设计的思路和方法下，基于FPPS酶的成药性靶点—烯丙基结合位点的结构特征，筛选获得靶向FPPS的非双膦酸类抑制剂，以通过降低FPPS抑制剂的极性，以提高其在非骨组织中的血药浓度和生物利用度，从而提高对非骨组织疾病的治疗。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有双膦酸类FPPS抑制剂的存在的高极性和骨亲和性，低非骨组织靶向性，以及FPPS相关先导物发现的低效、高成本等问题，从而提供一种结构新颖，良好药代动力学性质、靶向特异性的非双膦酸类FPPS抑制剂虚拟筛选方法及其在抗肿瘤方面的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种法尼基焦磷酸合酶FPPS抑制剂的筛选方法，包括以下步骤：

1)FPPS模板构建：获取FPPS复合物晶体，对FPPS复合物晶体进行结构处理及FPPS活性位点定义；

2)数据集准备：已知活性FPPS抑制剂从FPPS复合物晶体结构中提取，用于模型验证；虚拟筛选化合物从商业数据库获取；

3)基于分子对接的虚拟筛选：通过对已知FPPS复合物晶体结构的分子对接计算，确定分子对接方法；对数据库化合物与FPPS进行对接打分；利用Lipinski类药性“5原则”计算数据库化合物的类药性；